光学薄膜技术与计算基础
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光学薄膜基础知识
光学薄膜材料需要适应各 种环境条件，如湿度、紫 外线等，以保证其光学性 能的稳定。
机械性能
硬度与耐磨性
光学薄膜需要有足够的硬 度和耐磨性，以抵抗摩擦 和划痕对光学表面的影响。
韧性
光学薄膜材料需要具有一 定的韧性，以防止因受到 外力而破裂或变形。
附着力
光学薄膜与基材之间的附 着力需要足够强，以保证 薄膜的稳定性和使用寿命。
表面处理与涂层技术
通过表面处理与涂层技术，可以改善光学薄膜的表面质量、提高附着力、增强抗划伤能力等，从而提高其稳定性 和使用寿命。
降低制造成本
规模化生产
通过规模化生产，可以实现成本的降 低和效率的提高，同时提高产品的可 靠性和一致性。
优化工艺参数
通过优化工艺参数，可以减少生产过 程中的浪费和损耗，降低制造成本。 同时，采用先进的生产设备和管理模 式，也能够实现成本的降低和效率的 提高。Fra bibliotek环保照明
光学薄膜可以用于LED照明设备中，提高光 效和照明质量，降低能耗和热量的产生，同 时还可以实现可调色温、可调亮度等功能， 为环保照明提供更多可能性。
THANKS
感谢观看
根据材料分类
光学薄膜可以分为金属膜、介质膜、半导体膜等，不同的材料对光的 反射、透射、吸收等特性有显著差异。
02
光学薄膜的特性
光学性能
反射与透射
光学薄膜能够根据需要改变光的 反射和透射行为，如增反膜增加 反射，减反膜减少反射并增加透
射。
干涉效应
薄膜的厚度和材料会影响光的干涉， 通过调整薄膜的厚度和材料，可以 实现对特定波长的光的干涉增强或 减弱。
光学薄膜广泛应用于光学仪器、摄影 器材、照明设备、显示屏幕等领域， 对提高光学元件的性能和改善光束质 量具有重要作用。
机械性能
硬度与耐磨性
光学薄膜需要有足够的硬 度和耐磨性，以抵抗摩擦 和划痕对光学表面的影响。
韧性
光学薄膜材料需要具有一 定的韧性，以防止因受到 外力而破裂或变形。
附着力
光学薄膜与基材之间的附 着力需要足够强，以保证 薄膜的稳定性和使用寿命。
表面处理与涂层技术
通过表面处理与涂层技术，可以改善光学薄膜的表面质量、提高附着力、增强抗划伤能力等，从而提高其稳定性 和使用寿命。
降低制造成本
规模化生产
通过规模化生产，可以实现成本的降 低和效率的提高，同时提高产品的可 靠性和一致性。
优化工艺参数
通过优化工艺参数，可以减少生产过 程中的浪费和损耗，降低制造成本。 同时，采用先进的生产设备和管理模 式，也能够实现成本的降低和效率的 提高。Fra bibliotek环保照明
光学薄膜可以用于LED照明设备中，提高光 效和照明质量，降低能耗和热量的产生，同 时还可以实现可调色温、可调亮度等功能， 为环保照明提供更多可能性。
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根据材料分类
光学薄膜可以分为金属膜、介质膜、半导体膜等，不同的材料对光的 反射、透射、吸收等特性有显著差异。
02
光学薄膜的特性
光学性能
反射与透射
光学薄膜能够根据需要改变光的 反射和透射行为，如增反膜增加 反射，减反膜减少反射并增加透
射。
干涉效应
薄膜的厚度和材料会影响光的干涉， 通过调整薄膜的厚度和材料，可以 实现对特定波长的光的干涉增强或 减弱。
光学薄膜广泛应用于光学仪器、摄影 器材、照明设备、显示屏幕等领域， 对提高光学元件的性能和改善光束质 量具有重要作用。
薄膜光学技术-1第一章 薄膜光学特性计算基础
Hi N(k0Ei) HrN(k0Er)
N0 (k0 E0i ) N0 (k0 E0r ) N1(k0 E1t )
N0E0i N0E0r N1E1t
(2)
(1)×N1-(2)得振幅反射系数:
r
E0r E0i
N0 N1 , N0 N1
(1)×N0+(2)得振幅透射系数:
t
E1t E0i
第23页
第三节 单层薄膜的反射和透射
1、等效界面
➢ 入射介质与薄膜和基底组合形成的等效介质之间的界面。
2、等效导纳
➢ 等效界面下等效介质的光学导纳
YH
➢ 等效导纳等于其所等效膜堆的组合导纳。 E
3、等效反射系数
➢等效界面的反射系数
➢ 等效界面的反射系数和反射率等于其所等效膜堆的反射系数
和反射率
r 0 Y 0 Y
1 At
(s)
p 400112
T R A 1
其中，A是能量吸收率。 对于无吸收的全介质薄膜系统
T+R=1。
1
R 2 Rs RT 1
Rp ,
1
T 2 Ts Tp
Rs Rp 1
Ts Tp 1
第21页
垂直入射
倾斜入射
R
N0 N1
T
N0
θ0
N1 a
b
θ1
r N0 N1 N0 N1
r 0 1 0 1
H0 tan= H1 tan ,
E0itan + E0rtan = E1t tan H0itan + H0rtan = H1t tan
0 1
第14页
第二节 单一界面的反射和透射
1、Fresnell’s formulae and modified admittance 振幅反射系数（菲涅耳反射系数）： rEr Ei 振幅透射系数（菲涅耳透射系数）： t Et Ei
薄膜光学
N0 N1 cos cos 0 1 当 分 子 为 零 反 射 为 零这 ，一 入 射 角 称 为 布 儒特 斯角 N0 N1 又根据折射定律 N 0 sin 0 N1 sin 1 cos 0 cos1 N1 得 到t an 0 ; 0 布 儒 斯 特 角 N0
对于任何闭合的假想面（叫高斯面），通过假 想面的电场通量与该面所包围的净电荷之间的 关系：
0 E d S q
薄 膜 光 学——基础理论
磁学的高斯定律
对于任何闭合的假想面（叫高斯面），通过假 想面的磁场通量为0：
B d S 0
薄 膜 光 学——基础理论 法拉第电磁感应定律
r H
由麦克斯韦方程： 4 1 D 4 i j E E c c t c c 4 H i N2E E i c c H
薄 膜 光 学——基础理论
平面电磁波理论——E和H的关系
比较可得 ( 1)： N E r H； 同 理 E可 得 ： H N r E ；这说明 r、 E、 H三 个 量 相 互 垂 直 电磁波是横波 E ， 、 H不 但 垂 直 ， 而 且 数 值 还 间有
薄 膜 光 学——基础理论
平面电磁波理论
整理后可得： E
2
2 E
c
2
4 E 2 1 2 t c t
设它的解： E E0e
2
i t x
v
2 带入（1）中
c 4 整理得到：2 i v
薄 膜 光 学——基础理论
薄 膜 光 学——基础理论
麦克斯韦方程组
E——电场强度
D——电位移矢量 H——磁场强度 B——磁感应强度 μ——磁导率 D =ε E B =μ H
光学薄膜-基础知识
稳定性和光学性能。
热导率
表示薄膜材料导热的能 力，影响光学薄膜的散
热性能。
光学常数
描述薄膜材料对光传播 的影响，如折射率、消
光系数等。
机械性能参数
硬度
表示薄膜材料的抗划痕能力， 影响光学薄膜的耐用性。
弹性模量
表示薄膜材料的刚度，影响光 学薄膜的稳定性和抗冲击能力 。
抗张强度
表示薄膜材料抵抗拉伸的能力 ，影响光学薄膜的耐用性和稳 定性。
反射率
表示光在薄膜表面反射的比例，影响光的利 用率。
吸收率
表示光被薄膜吸收的比例，影响光的损耗。
透射率
表示光透过薄膜的比例，影响光的透过效果。
干涉效应
由于多层薄膜对光的干涉作用，影响光的相 位和振幅。
物理性能参数
密度
薄膜材料的密度，影响 光学薄膜的质量和稳定
性。
热膨胀系数
薄膜材料受热后的膨胀 程度，影响光学薄膜的
更稳定的性能等。
多功能化
光学薄膜正朝着多功能化的方向发 展，如抗反射、抗眩光、增透、偏 振等功能，以满足不同应用场景的 需求。
环保化
随着环保意识的提高，光学薄膜的 环保性能也受到了越来越多的关注， 如使用环保材料、降低生产过程中 的环境污染等。
技术挑战
制造工艺
光学薄膜的制造工艺非常复杂， 需要高精度的设备和技术，如何 提高制造工艺的稳定性和重复性
02
它是一种重要的光学元件，广泛 应用于各种领域，如显示、照明 、通信、摄影等。
光学薄膜的特性
01
02
03
高反射性
通过选择合适的膜层材料 和厚度，可以获得高反射 率，用于增强光的反射效 果。
高透射性
通过调整膜层的折射率和 厚度，可以获得高透射率， 用于提高ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的透射效果。
热导率
表示薄膜材料导热的能 力，影响光学薄膜的散
热性能。
光学常数
描述薄膜材料对光传播 的影响，如折射率、消
光系数等。
机械性能参数
硬度
表示薄膜材料的抗划痕能力， 影响光学薄膜的耐用性。
弹性模量
表示薄膜材料的刚度，影响光 学薄膜的稳定性和抗冲击能力 。
抗张强度
表示薄膜材料抵抗拉伸的能力 ，影响光学薄膜的耐用性和稳 定性。
反射率
表示光在薄膜表面反射的比例，影响光的利 用率。
吸收率
表示光被薄膜吸收的比例，影响光的损耗。
透射率
表示光透过薄膜的比例，影响光的透过效果。
干涉效应
由于多层薄膜对光的干涉作用，影响光的相 位和振幅。
物理性能参数
密度
薄膜材料的密度，影响 光学薄膜的质量和稳定
性。
热膨胀系数
薄膜材料受热后的膨胀 程度，影响光学薄膜的
更稳定的性能等。
多功能化
光学薄膜正朝着多功能化的方向发 展，如抗反射、抗眩光、增透、偏 振等功能，以满足不同应用场景的 需求。
环保化
随着环保意识的提高，光学薄膜的 环保性能也受到了越来越多的关注， 如使用环保材料、降低生产过程中 的环境污染等。
技术挑战
制造工艺
光学薄膜的制造工艺非常复杂， 需要高精度的设备和技术，如何 提高制造工艺的稳定性和重复性
02
它是一种重要的光学元件，广泛 应用于各种领域，如显示、照明 、通信、摄影等。
光学薄膜的特性
01
02
03
高反射性
通过选择合适的膜层材料 和厚度，可以获得高反射 率，用于增强光的反射效 果。
高透射性
通过调整膜层的折射率和 厚度，可以获得高透射率， 用于提高ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的透射效果。
薄膜光学技术-2-1第2章 光学薄膜膜系设计及其应用
在，所以Rmin0
很难实现零反
射。
b. V形减反射效
果，只能在某
个孤立波长点
实现最小反射，
0 50n0m,设计波长，中心 参波 考长 波， 长 色中性差；
8
2.1.2 双层减反射膜
目的: 克服单层膜存在的两个问题.
1. 双层 0 4 膜堆
分析:
由单层0
4 增透膜的反射率计算公式
R n 0 Y 2n 0 Y 2
20
C 替代层技术 等效定律
任意一个周期性对称膜系都存在一个 单层膜与之等效。
等效折射率就是基本周期的等效折射 率；等效相位厚度等于基本周期的等 效相位厚度的周期数倍。
T 0 1 1 R 1R 1 2R 2,
4 R F 1 R 2,R R 1 R 2
n2=2.05
n3=1.71 ns=1.52
R1 R2
1 2 2 2 n 2 d 2 1 2 2 2 4 0 1 2 2 2 0
R1min
2.051.382 2.051.382
G/2HL/A
缺点： 明显的反 射峰（中 心波长）
13
2.1.3 多层减反射薄膜的设计
目的：实现更宽波段更低的剩余反射率。
多层膜的基础是三
层增透膜堆
。
更多层GM 的2增H透L膜A堆大多
是以此三层增透膜堆为
雏形改良发展而成。
GM2HLA
母膜系
14
n0=1
n1=1.38
T T 01 F si2 n
层膜都低。
18
2. GM2HLA的调优方法
——各层膜参数对膜系总体性能的影响规律: a. 改变(N2 d2)，可使T移到不同的波长； b. 改变N1 、 N3 、 d1 、 d3 、中任何一个，可 改变减反射带宽（波段宽度）和T-λ曲线波形。
很难实现零反
射。
b. V形减反射效
果，只能在某
个孤立波长点
实现最小反射，
0 50n0m,设计波长，中心 参波 考长 波， 长 色中性差；
8
2.1.2 双层减反射膜
目的: 克服单层膜存在的两个问题.
1. 双层 0 4 膜堆
分析:
由单层0
4 增透膜的反射率计算公式
R n 0 Y 2n 0 Y 2
20
C 替代层技术 等效定律
任意一个周期性对称膜系都存在一个 单层膜与之等效。
等效折射率就是基本周期的等效折射 率；等效相位厚度等于基本周期的等 效相位厚度的周期数倍。
T 0 1 1 R 1R 1 2R 2,
4 R F 1 R 2,R R 1 R 2
n2=2.05
n3=1.71 ns=1.52
R1 R2
1 2 2 2 n 2 d 2 1 2 2 2 4 0 1 2 2 2 0
R1min
2.051.382 2.051.382
G/2HL/A
缺点： 明显的反 射峰（中 心波长）
13
2.1.3 多层减反射薄膜的设计
目的：实现更宽波段更低的剩余反射率。
多层膜的基础是三
层增透膜堆
。
更多层GM 的2增H透L膜A堆大多
是以此三层增透膜堆为
雏形改良发展而成。
GM2HLA
母膜系
14
n0=1
n1=1.38
T T 01 F si2 n
层膜都低。
18
2. GM2HLA的调优方法
——各层膜参数对膜系总体性能的影响规律: a. 改变(N2 d2)，可使T移到不同的波长； b. 改变N1 、 N3 、 d1 、 d3 、中任何一个，可 改变减反射带宽（波段宽度）和T-λ曲线波形。
薄膜光学与薄膜技术_第01篇-01-薄膜光学的理论基础
c r 0r 0n2
（1-5）
式中n表示介质的折射率，均匀介质取常数值。 （2）对于各向同性线性非均匀介质，介质
非导电 s = 0, r 为实函数，则有
r r 0r r 0n2 r (1-6)
非均匀介质折射率n随空间变量变化。
k = w me
（1-25）
则方程（1-22）和方程（1-23）就化为理想介 质中的复矢量波动方程。
薄膜光学与薄膜技术基础
波数 k 也称之为空间角频率。波数 k 与
波速 u 及角频率 w之间的关系为
k = w me = w = wn uc
（1-26）
式中
u= 1 = c me n
（1-27）
为光波在介质中的传播速度，c为真空中的光
界面上的自由电流面密度复振幅矢量。如果
把边界条件写成标量形式，有
ìïïíïïî
E%1t H%1t
= -
E%2t H%2t
=
J%s
(1-18)
式中 E%1t 、E%2t 和 、 H%1t H%2t 分别表示介质1和介质2分 界面上电场和磁场复振幅矢量的切向分量。J%s 为分界面上 p2 2 4 2 2
n
1 2
p2 1 4 2 2
（1-11）
式中 n 称之为导电介质的折射率，a 称之为消
光系数。由式（1-11）可以看出，导电介质
的折射率和消光系数是光波频率的函数，所
以光波在导电介质中传播或在导电介质表面
CsI
KI CsBr
BaF2
KBr
CaF2
KCI
SiO2
NaCI
NaF
0.8 100 200
光学薄膜特性计算
光学厚度
03
光学厚度是指薄膜的光学性质与其物理厚度的乘积，对于控制
薄膜的光学性能至关重要。
反射系数与透射系数
反射系数
反射系数描述了光在薄膜表面反 射的比例，是薄膜表面反射能力 的重要参数。
透射系数
透射系数描述了光透过薄膜的能 力，是评估薄膜透明度的重要指 标。
偏振特性
偏振方向
偏振方向描述了光的电场矢量在平面 上的取向，对薄膜的偏振光学性能有 重要影响。
有限元法
总结词
有限元法是一种将连续的求解域离散为一组有限个、且按一定方式相互连接在一起的单元组合体，通 过求解每个单元的近似解来逼近整个求解域的解的方法。
详细描述
有限元法在光学薄膜特性计算中，将薄膜的每一层视为一个有限元，通过建立每个有限元的数学模型 ，可以求解出整个薄膜系统的光学特性。该方法适用于各种形状和材料的光学薄膜，具有较高的灵活 性和适应性。
ZEMAX
适用范围
ZEMAX是一款全面的光学设计软件，适用于计算光学薄膜特性、光学系统设计和优化、 光束质量分析和测量等。
特点
ZEMAX具有强大的光学性能分析功能，支持多种材料和结构，可以进行光学系统性能评 估和优化，具有灵活的用户界面和强大的数据处理功能。
应用领域
ZEMAX在光学仪器设计、光电器件设计、光通信系统设计等领域得到广泛应用。
02
设计偏振膜时，需要考虑膜层的折射率、厚度和偏振方向等因
素。
计算偏振膜的偏振度、透过率和消光比等特性时，需要使用光
03
学薄膜软件进行模拟和分析。
多层膜系的设计与计算
01
多层膜系由多层不同材料和厚度的薄膜组成，可以 用于实现多种光学特性。
02
光学薄膜基础知识PPT教案
波动光学的建立
1845年，法拉第——光的振 动面在强磁场中的旋转
1856年，韦伯——电荷的电 磁单位和静电单位的比值= 光在真空中的速度
第36页/共120页
将光与电磁现象联系起来 37/120
1865年，麦克斯韦——光的电磁理论——麦克斯韦方程组
D
B 0
H
jc
D t
E B t
5/120
事实上，泰勒发展了一种用化学侵蚀产生“失泽” 而制作化学减反膜的方法。
目前制备光学应用的薄膜的主要方法是真空蒸发 法和溅射法，后者在十九世纪中叶就发现了，而 前者可追朔到二十世纪初。
但在1930年以前，它们不能作为实用的镀膜方法， 因为没有获得高真空的真正适用的抽气机，直到 1930年出现了油扩散泵—机械泵抽气系统以后， 制造实用的真空镀膜机才成为可能。
真空中：
2B 1 2B 0 c2 t 2
2E 1 2E 0 c2 t 2
麦克斯韦
c 1 299792458 米／秒 0 0
1832年,法拉第猜想: 电磁作用可能以波
1887年，赫兹发现了电磁波
——电磁光学建立
的形式传播，而且 光可能就是一种电
磁波动
第37页/共120页
38/120
量子论和相对论的建立
对于光学薄膜，在一块基片上淀积五、六十层膜 并非罕见，涂镀工艺是比较成熟的；
而对光学波导，则膜层层数一般不多，通常仅用 一层膜，其镀制工艺仍处在发展初期。
本课程讲的是第一种情况。
第10页/共120页
11/120
Optical thin films：通常意义的光学薄膜；
Optical coatings:一般来讲薄膜敷于光学玻璃、塑
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2. 卢进军，刘卫国 编著，光学薄膜技术, 西安工业大学出版社 3. 唐晋发,郑权，应用薄膜光学，科学技术出版社，1986 4. 唐晋发，顾培夫，薄膜光学与技术，机械工业出版社,1989 5. 林永昌，卢维强，光学薄膜原理，国防工业出版社 ,1990
考试方式
考试 平时分：30% 卷面分：70%
3. 光学薄膜的发展史
1、五光十色的肥皂泡、水面上色彩斑斓的油膜、两玻璃片 间色彩鲜明的光环；
2、早在17世纪，这些现象就引起了许多自然科学家的注意， 他们各自提出了一些初步解释，但均不令人满意；
3、1801年托马斯.杨干涉实验结果及菲涅尔对此进一步发 扬光大，上述现象才彻底为人们弄清，物理光学的基础从 此建立起来。
绪论
什么是光学薄膜？ 什么是光学薄膜技术？ 光学薄膜的发展史？ 光学薄膜的种类？ 光学薄膜应用？
1.什么是光学薄膜
常见薄膜
肥皂泡、水面上的油膜 镀膜镜片 滤光片、反射镜
光学薄膜： 简而言之，指控制光束行为的薄膜。
泛指在光学器件或光电子元器件表面各类膜系。 介质膜系的作用：改变薄膜光学特性
（增透、反射、分光、分色、带通或截止等）
改变方法：利用物理化学等方法沉积的、利用光的干涉
2.什么是光学薄膜技术
光学薄膜技术是光学技术的一个重要分支，包括 (1)薄膜光学:研究光在分层媒质中的传播规律. (2)薄膜制备技术:研究光学薄膜的各种制备技术。
注意:薄膜光学分为两种
光学薄膜:光横穿过薄膜而进行传播 光学波导:光沿着平行薄膜界面的方向在膜内传播
薄膜光学的物理依据就是光的干涉。 4、1827年，夫琅和费将抛光的平面玻璃一半放在浓硫酸或
浓硝酸中腐蚀、清洗干净后发现，经酸腐蚀的表面所反射 的光强远低于另一半表面的反射光强。
5、1886年瑞利在英国皇家协会报告说：“失泽”的冕玻璃 平板，其反射比刚抛光更低原因是玻璃形成了薄薄的一层 膜。
6、1891年丹尼斯.泰勒报到，在使用几年后的普通物镜的火 石玻璃透镜上“失泽”现象十分明显。
减反射膜 Antireflection coatings 高反射膜 High-reflectance coatings 中性分束膜 Neutral beam splitters 截止滤光片 Edge filters 带通滤光片 Band-pass filters 偏振分光膜 Polarizing beam splitters 相位膜 Phase coatings
几个条件
工作波段：光学波段
物理机理：光的干涉
薄膜厚度与考虑的波长在一个数量级
薄膜的面积与波长相比可认为无限大
薄膜材料各向均匀、同性 薄膜材料为非铁磁性材料
研究对象：光学薄 膜而非光学波导
光穿过膜层而非沿着膜层在膜层内传播
第1.1节 电磁波及其传播
1. 电磁波定义：
变化的电场和变化的磁场不断地相互转化，并由近及远 的传播形成电磁波。
B:与镀膜技术密切相关的产业
镀膜眼镜、幕墙玻璃、滤光片,车灯、冷光镜、舞台灯光滤光片,光通信领 域：
DWDM、光纤薄膜器件，红外膜，投影显示等。
第1章 光学薄膜特性理论计算
第1.1节 电磁波及其传播 第1.2节 单一界面的反射和透射率 第1.3节 单层介质薄膜的反射和透射 第1.4节 多层介质薄膜的特性计算 第1.5节 金属薄膜的光学特性
5.光学薄膜的应用
A:光学薄膜在光学系统中的作用：
(1)提高光学效率、减少杂散光。如高效减反射薄膜、高反射薄膜。 (2)实现光束的调整或再分配。如分束膜、分色膜、偏振分光膜就是根据 不同需要进行能量再分配的光学元件。 (3)通过波长的选择性透过，提高系统的信噪比。如窄带或带通滤光片、 长波通、短波通滤光片。 (4)实现某些特定功能。如ITO透明导电膜、保护膜等。
➢了解薄膜制备方法及相关工艺，了解常用光学薄膜的性能 指 标及相关检测方法；
对有志从事薄膜领域工作的同学起到一定的作用； 对从事其他学科研究、应用的同学起到了解光学薄膜、应用 光学薄膜、用好光学薄膜的作用。
课程特点
人类生活在周围充满光的世界里，光是一种无时无刻都 会遇到的自然现象。更重要的是：光是信息的重要载体， “有光就有膜 ”，薄膜光学是现代光学必不可少的基础技
光学薄膜技术和计算的基础 Optical thin films and Technology
主要内容
绪论 第一章：光学薄膜特性的理
论基础 第二章：光学薄膜系统的设
计（介质膜系及其应用） 第三章: 光学薄膜制备技术 第四章：光学薄膜制备工艺 第五章: 薄膜材料及其性质 第六章：光学薄膜特性测试
膜
技
术
薄膜制造技术 薄膜制造工艺 薄膜材料及其性质
薄膜特性测试
光学特性计算：导纳矩阵
减反射膜 高反射膜 截止滤光片 带通滤光片 偏振分束膜 消偏振膜 真空技术、薄膜沉积技术
工艺参数、实验设计、厚度监控 微观结构、常用材料 光学特性测试 非光学特性测试
课程目的
➢了解光学薄膜的基础理论及典型膜系，掌握简单的膜系设计 方法；
术，它是物理光学的一个重要分支。——专项技术。
另一方面，由于光学薄膜的制备过程与真空技术、表面 物理、材料科学、等离子体技术等密切相关，所以光学薄
膜也可以称得上是一门——综合学科；
薄膜光学技术随着现代科学技术的发展而迅速发展， 特别是计算机技术给薄膜理论分析带来了巨大的方便。
主要参考书籍
1.唐晋发，顾培夫，刘旭，等，现代光学薄膜技术，浙江大学 出版社, 2006
7、1930年出现了油扩散—机械泵抽气系统，可以获得高真 空，实用的真空镀膜机才成为可能。
目前制备光学薄膜的主要方法是：真空蒸发法（20世纪初） 和溅射法（19世纪中期）
8、30年代中期，德国的鲍尔和美国的斯特朗先后用真空蒸 发方法制备了单层减反射膜；
4.光学薄膜种类:
根据薄膜对光束控制类 型分类。
研究范畴及内容
主要论述层状介质的光 学特性。薄膜是一薄的 层状介质，是构成现代 各种光电器件的基础。 在薄膜层中，光波传输、 电子效应都与其在块状 材料中的行为不同。本 课程主要讲述波在层状 介质中的传播规律、膜 系设计以及薄膜的制备、 检测技术等。
本课程的内容构架
薄膜设计基本理论
光学Βιβλιοθήκη 薄光学薄膜基本种类
考试方式
考试 平时分：30% 卷面分：70%
3. 光学薄膜的发展史
1、五光十色的肥皂泡、水面上色彩斑斓的油膜、两玻璃片 间色彩鲜明的光环；
2、早在17世纪，这些现象就引起了许多自然科学家的注意， 他们各自提出了一些初步解释，但均不令人满意；
3、1801年托马斯.杨干涉实验结果及菲涅尔对此进一步发 扬光大，上述现象才彻底为人们弄清，物理光学的基础从 此建立起来。
绪论
什么是光学薄膜？ 什么是光学薄膜技术？ 光学薄膜的发展史？ 光学薄膜的种类？ 光学薄膜应用？
1.什么是光学薄膜
常见薄膜
肥皂泡、水面上的油膜 镀膜镜片 滤光片、反射镜
光学薄膜： 简而言之，指控制光束行为的薄膜。
泛指在光学器件或光电子元器件表面各类膜系。 介质膜系的作用：改变薄膜光学特性
（增透、反射、分光、分色、带通或截止等）
改变方法：利用物理化学等方法沉积的、利用光的干涉
2.什么是光学薄膜技术
光学薄膜技术是光学技术的一个重要分支，包括 (1)薄膜光学:研究光在分层媒质中的传播规律. (2)薄膜制备技术:研究光学薄膜的各种制备技术。
注意:薄膜光学分为两种
光学薄膜:光横穿过薄膜而进行传播 光学波导:光沿着平行薄膜界面的方向在膜内传播
薄膜光学的物理依据就是光的干涉。 4、1827年，夫琅和费将抛光的平面玻璃一半放在浓硫酸或
浓硝酸中腐蚀、清洗干净后发现，经酸腐蚀的表面所反射 的光强远低于另一半表面的反射光强。
5、1886年瑞利在英国皇家协会报告说：“失泽”的冕玻璃 平板，其反射比刚抛光更低原因是玻璃形成了薄薄的一层 膜。
6、1891年丹尼斯.泰勒报到，在使用几年后的普通物镜的火 石玻璃透镜上“失泽”现象十分明显。
减反射膜 Antireflection coatings 高反射膜 High-reflectance coatings 中性分束膜 Neutral beam splitters 截止滤光片 Edge filters 带通滤光片 Band-pass filters 偏振分光膜 Polarizing beam splitters 相位膜 Phase coatings
几个条件
工作波段：光学波段
物理机理：光的干涉
薄膜厚度与考虑的波长在一个数量级
薄膜的面积与波长相比可认为无限大
薄膜材料各向均匀、同性 薄膜材料为非铁磁性材料
研究对象：光学薄 膜而非光学波导
光穿过膜层而非沿着膜层在膜层内传播
第1.1节 电磁波及其传播
1. 电磁波定义：
变化的电场和变化的磁场不断地相互转化，并由近及远 的传播形成电磁波。
B:与镀膜技术密切相关的产业
镀膜眼镜、幕墙玻璃、滤光片,车灯、冷光镜、舞台灯光滤光片,光通信领 域：
DWDM、光纤薄膜器件，红外膜，投影显示等。
第1章 光学薄膜特性理论计算
第1.1节 电磁波及其传播 第1.2节 单一界面的反射和透射率 第1.3节 单层介质薄膜的反射和透射 第1.4节 多层介质薄膜的特性计算 第1.5节 金属薄膜的光学特性
5.光学薄膜的应用
A:光学薄膜在光学系统中的作用：
(1)提高光学效率、减少杂散光。如高效减反射薄膜、高反射薄膜。 (2)实现光束的调整或再分配。如分束膜、分色膜、偏振分光膜就是根据 不同需要进行能量再分配的光学元件。 (3)通过波长的选择性透过，提高系统的信噪比。如窄带或带通滤光片、 长波通、短波通滤光片。 (4)实现某些特定功能。如ITO透明导电膜、保护膜等。
➢了解薄膜制备方法及相关工艺，了解常用光学薄膜的性能 指 标及相关检测方法；
对有志从事薄膜领域工作的同学起到一定的作用； 对从事其他学科研究、应用的同学起到了解光学薄膜、应用 光学薄膜、用好光学薄膜的作用。
课程特点
人类生活在周围充满光的世界里，光是一种无时无刻都 会遇到的自然现象。更重要的是：光是信息的重要载体， “有光就有膜 ”，薄膜光学是现代光学必不可少的基础技
光学薄膜技术和计算的基础 Optical thin films and Technology
主要内容
绪论 第一章：光学薄膜特性的理
论基础 第二章：光学薄膜系统的设
计（介质膜系及其应用） 第三章: 光学薄膜制备技术 第四章：光学薄膜制备工艺 第五章: 薄膜材料及其性质 第六章：光学薄膜特性测试
膜
技
术
薄膜制造技术 薄膜制造工艺 薄膜材料及其性质
薄膜特性测试
光学特性计算：导纳矩阵
减反射膜 高反射膜 截止滤光片 带通滤光片 偏振分束膜 消偏振膜 真空技术、薄膜沉积技术
工艺参数、实验设计、厚度监控 微观结构、常用材料 光学特性测试 非光学特性测试
课程目的
➢了解光学薄膜的基础理论及典型膜系，掌握简单的膜系设计 方法；
术，它是物理光学的一个重要分支。——专项技术。
另一方面，由于光学薄膜的制备过程与真空技术、表面 物理、材料科学、等离子体技术等密切相关，所以光学薄
膜也可以称得上是一门——综合学科；
薄膜光学技术随着现代科学技术的发展而迅速发展， 特别是计算机技术给薄膜理论分析带来了巨大的方便。
主要参考书籍
1.唐晋发，顾培夫，刘旭，等，现代光学薄膜技术，浙江大学 出版社, 2006
7、1930年出现了油扩散—机械泵抽气系统，可以获得高真 空，实用的真空镀膜机才成为可能。
目前制备光学薄膜的主要方法是：真空蒸发法（20世纪初） 和溅射法（19世纪中期）
8、30年代中期，德国的鲍尔和美国的斯特朗先后用真空蒸 发方法制备了单层减反射膜；
4.光学薄膜种类:
根据薄膜对光束控制类 型分类。
研究范畴及内容
主要论述层状介质的光 学特性。薄膜是一薄的 层状介质，是构成现代 各种光电器件的基础。 在薄膜层中，光波传输、 电子效应都与其在块状 材料中的行为不同。本 课程主要讲述波在层状 介质中的传播规律、膜 系设计以及薄膜的制备、 检测技术等。
本课程的内容构架
薄膜设计基本理论
光学Βιβλιοθήκη 薄光学薄膜基本种类