关于增透膜和增反膜的几点释疑第一期
本科光纤通信试题答案(卷一)
1) 为了得到较高的信噪比，对光接收机中的前置放大器的要求是______。
A. 高增益B. 低噪声C. 低增益、低噪声D. 高增益、低噪声2) 对于半导体激光器，当外加正向电流达到某一值时，输出光功率将急剧增加，这时输出的光为______，这个电流称为______电流。
A. 自发辐射光，阈值B. 自发辐射光，阀值C. 激光，阈值D. 激光，阀值3) SDH线路码型一律采用______。
A. HDB3码B. AIM码C. NRZ码D. NRZ码加扰码4) 在SiO2单模光纤中，材料色散与波导色散互相抵消，总色散等于零时的光波长是______。
A. 0.85 μmB. 1.05 μmC. 1.27 μmD. 1.31 μm5) 在阶跃型光纤中，导波的传输条件为______。
A. V＞0B. V＞VcC. V＞2.40483D. V＜Vc6) DFA光纤放大器作为光中继器使用时，其主要作用是______。
A. 使信号放大并再生B. 使信号再生C. 使信号放大D. 降低信号的噪声7) 目前，掺铒光纤放大器的小信号增益最高可达______。
A. 40 dB左右B. 30 dB左右C. 20 dB左右D. 10 dB左右8) 对于2.048 Mb/s的数字信号，1 UI的抖动对应的时间为______。
A. 488 nsB. 2048 nsC. 488 μsD. 2048 μs9) 通常,影响光接收机灵敏度的主要因素是______。
A. 光纤色散B. 噪声C. 光纤衰减D. 光缆线路长度10) 在薄膜波导中，导波的基模是______。
A. TE0B. TM0C. TE1D. TM12. 写出下列缩写的中文全称（共10分，每题1分）1)GVD (群速度色散)2)STS (同步转移信号)3)ISDN (综合业务数字网)4)AWG (阵列波导光栅)5)OC (光载波)6)WGA (波导光栅路由器)7)GIOF (渐变折射率分布)8)OTDM (光时分复用)9)SCM副载波调制（SCM，Subcarrier modulation）。
增透膜的原理及应用(最新整理)
为 1．38）的镀膜材料很难找到，所以，现在一般都用氟化镁镀制增透膜。
另外，要使光线①和②正好反相，对薄膜的厚度有一定的要求。当光从光疏介质射向光密介质时，反射光有半 波损失。对于玻璃上的增透膜，其折射率大小介于玻璃和空气的折射率之间，所以，当光从空气透过薄膜射向玻璃 时，光线①在空气与薄膜的交界面反射时有半波损失，光线②在薄膜与介质的交界面反射时也有半波损失。所以，
长 1/4 的数量级上，增透膜的均匀度的要求也非常的苛刻
Hale Waihona Puke 。尽管如此,在人们的不懈探索中，还是掌握了不
少行之有效、先进的镀膜技术。目前，常用的镀膜方法有真空蒸镀、化学起相沉积、溶胶—凝胶镀膜等方法。三者 相比较，溶胶—凝胶镀膜设备简单、能在常温常压下操作、膜层均匀性高、微观结构可控，适于不同形状、尺寸的 基片、能通过控制配方、制备工艺得到高激光破坏阈值的光学薄膜，已成为高功率激光薄膜的最具竞争力的制备方 法之一。
事、太空探索等各行各业 ，为人类科技进步作出了重大贡献。
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薄膜色和增透膜
1
白光照射薄膜时，只有某些波长满足极大条件：
所以，反射光中各色光的组成比例与白光不同，从2
通过n 2介质膜的加入，使得从n 1介质到n 3介质的透射能量增加。
基本思路：使n 2介质膜的透射光达到干涉极大next
因为透射光干涉极大时，反射光刚好为干涉极小，
所以增透可以通过使反射达到干涉极小来实现。
增透膜是通过对薄膜的厚度和折射率的设计，使薄膜的透射光增强，反射光减弱。
二、增透膜
光学厚度最薄是λ/4，对应的膜层叫λ2
对光程差的要求
4
②折射率的要求
要使反射光强为零，还需要控制各反射光束的强度，这就需要选择n 1 的取值。
可以证明，折射率应满足：
g 1n n n =next
得到这个结论考虑了所有反射光束之间的干涉：
1234
1'2'3'
n 0n 1n g
h。
单、双、多层增透膜的原理及应用
单、双、多层增透膜的原理及应用（转载自网络并整理）单层λ/4增透膜λ/4的光学增透膜（下面讨论时光学元件用玻璃来代替, 初始入射介质用空气来代替）, 一般为在玻璃上镀一层光学厚度为λ/4的薄膜,且薄膜的折射率大于空气的折射率, 小于玻璃的折射率由菲涅耳公式知, 光线垂直人射时, 反射光在空气一薄膜界面和薄膜一玻璃界面都有半波损失设空气、镀膜、玻璃的折射率分别为n0,n1,n2 且n2>n1>n0定义R01,T01为空气-薄膜界面的反射率与透射率,R01，T01为薄膜-空气界面的反射率与透射率,R12，T12为薄膜-玻璃界面的反射率与透射率, R21，T21为玻璃-薄膜界面的反射率与透射率如图4-1所示示, 为了区分人射光线和反射光线, 这里将入射光线画成斜入射，图4-1中反射光线1和2的光程差为λ/2, 这样反射光便能完全相消由菲涅耳公式知道, 光垂直通过界面时, 反射率R 和透射率T 与折射率n 的关系为：设人射光的光强为I0, 则反射光线1的光强I1=I0R0, 反射光线2的光强I2=I0I01R12T10。
余下的反射光的光强中会出现反射率的平方, 因为反射率都比较小, 故可不再考虑。
λ/4的光学增透膜使反射光线1与反射光线2的光程差为δ=2n1d1=λ/2, 故相位差为л, 由干涉理论知, 干涉后的光强为:因为折射率n0,n1,n2比较接近，例如n0=1,n2=1.5的界面，T=96%，故可近似地取T01和T10为1，若使Ip 为0 ，则有R01=R12，即：由n2>n1>n0得201n n n =，当上式成立时，反射率最小，透射率最大。
但是涂一层膜也有不足之处，因为常用的λ/4光学增透膜MgF2,MgF2的折射率为1.38,1.38*1.38=1.9044，而玻璃的折射率一般在1.5~1.8之间，所以用MgF2增透膜不能使反射光光强最小，再者，一波长为λ+Δλ的光垂直入射到λ/4的光学增透膜同波长为λ的光一样反射光线1和反射光线2的光程差为δ=λ/2相位差为ΔΨ=2лλ/2（λ+Δλ）从而干涉后的光强为：ϕ∆++=cos 22121I I I I I p ，即可选择合适的材料，使I1=I2，从而上式变为)2.(cos 221λλλπ∆+=I I p 。
增透膜详解
用于玻璃和塑料基底上的增透膜在众多的光学系统中，一个相当重要的组成部分是镜片上能降低反射的镀膜。
在很多应用领域中，增透膜是不可缺少的，否则，无法达到应用的要求。
就拿一个由18块透镜组成的35mm的自动变焦的照相机来说，假定每个玻璃和空气的界面有4%的反射，没有增透的镜头光透过率为27%，镀有一层膜（剩余的反射为1.3%）的镜头光透过率为66%，镀多层膜（剩余的反射为0.5%）的为85%。
在这篇文章中，列举了一些简单的增透膜和使用的材料。
值得注意的是由于玻璃可以被高温加热，而塑料不能，因此，对玻璃和塑料必须选用不同的膜料和膜层设计。
用于玻璃基底的增透膜经典的单层增透膜由一薄层MgF2构成，MgF2在510nm时的折射率为n=1.38，需要的膜厚为d=92nm。
因此，在510nm波长时膜层有一个光学密度（厚度）n*d为1/4的波长。
镀在加热到250-300°C的玻璃基底上的MgF2，不但牢固，稳定，并且相当方便，经济，直接使用蒸发船便可。
想得到更低的反射率，最简单的方法是镀一层CeF3和一层MgF2（各为1/4的光学厚度），可用蒸发船。
图1是单层和2层膜的反射曲线。
2层膜的优点是在可见光范围的中段有更低的反射率，缺点在于在红，蓝端的反射率上升过快。
由于2层膜的效果不理想，为了达到理想的效果，必须使用3层或多层膜。
经典的3层膜由一层1/4光学厚度的中折射率物质（1.6-1.7)，一层1/2光学厚度的高折射率物质(2.0-2.2)和一层1/4光学厚度的低折射率物质组成。
最常用的是Al2O3，ZrO2和MgF2。
图1显示在整个光学敏感段（410-680nm）的反射率低于0.5%。
3层增透膜的膜料选择膜料对膜层效果有决定性的影响。
除了理想的折射率，每次镀膜时稳定的折射率，均匀的膜层，低吸收性，牢固性，稳定性也非常重要。
MgF2是最常用的第三层低折射率物质。
但是，由于塑料不能被高温加热，用MgF2会使膜层变软和不稳定，此时，SiO2是最佳的选择。
实际情况中增透膜和高反膜的相关研究
高等教育课程教育研究学法教法研究 43够了解专业的实验仪器设备，学会工程制图、复杂系统的设计和实验，极大地提高了学生的实践动手和操作能力。
2.第二课堂的考核在第二课堂培养学生的能力，通过考核环节体现出来。
考核环节通过学生参加学科竞赛取得优异成绩，通过参与科教协同项目完成项目目标来体现。
学科竞赛：进入实验室学习的学生在1-2个学期学习后，基本上都能够具备综合运用电子、计算机、机械、测量与控制理论和技术预测、模拟和解决复杂工程问题以及设计复杂测控系统与仪器的基本能力。
学院为学生提供必要的基础条件，鼓励和支持学生组队参加全国大学生电子设计大赛、挑战杯以及大学生创新创业项目、互联网+创新创业大赛等各类学科竞赛，通过竞赛和项目检验学生第二课堂的学习成效。
科教协同项目：学校出台《桂林电子科技大学科教协同育人计划项目管理办法》，学生参与教师科研项目经认定可替代人才培养方案中的实践教学环节中的学分。
以教师科研项目为依托，通过科教协同锻炼学生的科研学习能力，培养学生的工程设计等方面的能力。
学生在参与项目的过程中，既修了学分，又学到了知识，还锻炼的能力。
四、第一课堂的实践检验第二课堂的学习最终还要回到第一课堂的实践检验当中。
根据本科培养方案，大学生要参加不少于3周时间的生产实习和专业实践。
作为联合实验室合作的延伸，学院与合作企业达成协议，在企业建设校企联合培养基地，提供条件接纳本科生到企业去修生产实习和专业实践课的学分。
学生在大三下学期末，就可以提出申请到合作企业去进行专业实践和生产实习，利用大三暑假的时间到企业体验一线生产部门的运作。
在合作企业里的培养，企业导师会悉心指导学生在企业当中的学习，企业会将在现实生产过程中所遇到的较为简单的工程问题交由实习学生去完成。
在校企联合培养的基础之上，企业将现实生产中遇到的工程问题进一步凝炼为复杂的工程技术指标，成为本科生的毕业设计题目。
学院和企业为学生提供必要的物质基础条件和制度管理政策，在导师的指导下，让学生去进行自主设计和完成毕业设计。
多层增透膜的理论解释
多层增透膜的理论解释4.1 λ/4增透膜λ/4的光学增透膜（下面讨论时光学元件用玻璃来代替, 初始入射介质用空气来代替）, 一般为在玻璃上镀一层光学厚度为λ/4的薄膜,且薄膜的折射率大于空气的折射率, 小于玻璃的折射率由菲涅耳公式知, 光线垂直人射时, 反射光在空气一薄膜界面和薄膜一玻璃界面都有半波损失设空气、镀膜、玻璃的折射率分别为n0,n1,n2 且n2>n1>n0定义R01,T01为空气-薄膜界面的反射率与透射率,R01，T01为薄膜-空气界面的反射率与透射率,R12，T12为薄膜-玻璃界面的反射率与透射率, R21，T21为玻璃-薄膜界面的反射率与透射率如图4-1所示示, 为了区分人射光线和反射光线, 这里将入射光线画成斜入射，图4-1中反射光线1和2的光程差为λ/2, 这样反射光便能完全相消由菲涅耳公式知道, 光垂直通过界面时, 反射率R 和透射率T 与折射率n 的关系为：221211221122121221122101001100121011001)(41)()(41)(n n n n R T T n n n n R R n n n n R T T n n n n R R +=-==+-==+=-==+-==设人射光的光强为I0, 则反射光线1的光强I1=I0R0, 反射光线2的光强I2=I0I01R12T10。
余下的反射光的光强中会出现反射率的平方, 因为反射率都比较小, 故可不再考虑。
λ/4的光学增透膜使反射光线1与反射光线2的光程差为δ=2n1d1=λ/2, 故相位差为л, 由干涉理论知, 干涉后的光强为:212010102121)(cos R T R I I I I I I p -=++=π因为折射率n0,n1,n2比较接近，例如n0=1,n2=1.5的界面，T=96%，故可近似地取T01和T10为1，若使Ip 为0 ，则有R01=R12，即： 2121220101)()(n n nn n n n n +-=+-由n2>n1>n0得201n n n =，当上式成立时，反射率最小，透射率最大。
增透膜＂增透作用的理论解释
“增透膜"增透作用的理论解释一、增透膜作用及问题的引入在比较复杂的光学器件(如望远镜、潜望镜、照相机等)中，光能的反射损失是十分严重的，虽然光学器件的每个表面在光垂直入射的情况下，反射率极低，但由于这些复杂的光学系统往往由多个透镜或棱镜组成，则最终反射而造成的光能损失不能忽略不计。
通常使用的光学材质如玻璃，在垂直入射情况下，可见光的反射率仅有4％，若考虑到透镜的两个面，总反射率也不足8％，但如果系统是由若干个透镜或棱镜所组成，反射的光能就会累积，可达百分之几十。
此外，光会在各透镜面间的发生往复反射，还会造成杂散光，继而会严重影响光学系统的成像质量。
此时，为了减少光在光学元件(透镜、棱镜)表面上的反射损失，可在其表面上镀上一层薄膜，利用薄膜的干涉相消来减少反射光的能量，是尽可能多的能量通过光透射出去。
然而对于增透膜的原理，其实很多人并不知情。
我们通过问卷对有一定物理光学基础的同学进行调查询问，发现大约有80％的人认为增透膜的作用在于当光射向它时，在膜的上下表面发生反射后，由于受干涉相消条件的限制，将重新折入光学器件；同时，约有5％的同学甚至对增透膜有所质疑，即光会在前后表面发生反射，相互抵消，那么就相当于在光的传播过程中，增加了一个反射面，进一步减弱了光的透射率，反而使增透膜无法实现增透的目的。
而在增透膜的应用问题上，比如有关使用中增透膜的厚度要求，几乎所有同学都认为只要等于反射光的四分之一波长或其奇数倍，即使得增透膜前后两列反射波的相位差为或其奇数倍，两列波就发生相消干涉，从而就实现了波的干涉相消。
但我们小组通过查阅了一些文献，发现增透膜的工作原理并非那么简单。
由于光是一种电磁波，我们就通过所学的电磁场与电磁波的理论来分析电磁波（光）通过增透膜这种介质时电场、磁场的分布，求出光在不同介质中传播的反射、投射系数等相应参数，解释增透膜增透的原理，并根据分析所得结论加深对增透膜性质的理解，并对增透膜加以推广。