光学基础知识及光学镀膜技术
光学基础知识及光学镀膜技术
光學薄膜是指在光學元件上或獨立的基板上鍍上一層或多層之介電質膜或金屬膜來
改變光波傳遞的特性。即應用光波在這些薄膜中進行的現象與原理，如透射、吸收、散
射、反射、偏振、相位變化等，進而設計及製造各種單層及多層之光學薄膜來達到科學
與工程上的應用。在本廠的實際應用上，DM半透板與ITO鍍膜屬於這個領域。
光學薄膜雖早於1817年Fraunhofer已經開始利用酸蝕法製成了抗反射膜，但是真正
的發展是在1930年真空鍍膜設備之後。而軍事的需求(望遠鏡、飛彈導向鏡頭、監視衛
星、夜視系統等)加速了光學薄膜的開發與研究。計算機的出現使得設計更為方便，相對
的各種理論及設計方法因應而出，光學薄膜的研究於是更為進步並充分應用於各種光電
系統及光學儀器之中，如光干涉儀、照相機、望遠鏡、顯微鏡、投影電視機、顯示器、
光鑯通訊、汽車工業、眼鏡等。
光學薄膜基本上是藉由干涉作用達到其效果的。簡單的如肥皂泡沫膜、金屬表層的
氧化膜、水面油層的顏色變化，都可以視為單層干涉的效果。因此，當光在膜層中的干
涉現象可以被偵測到時，我們就說這層模是薄的，否則是厚的(k值消散掉)。由於干涉現象不僅跟膜層的厚度有關，而且光源的干涉性和偵測性的種類也有關。
接下來為各位介紹幾個主題1.波動光學基本理論2.薄膜光學的應用及產品介紹3.薄膜設計方法4.金屬鍍膜材料5.光學薄膜的鍍製方法及設備6.光學薄膜材料。
光學薄膜的製作是理論設計的實現，它不僅和蒸鍍方法及材料有關亦與薄膜支撐
者，即基板之表面狀況及材質有密切的關係，事實上光學薄膜的研製的主要困難已經比
較少是在設計上，而是在製鍍上，亦即要製造出預期中的光學常數及厚度之薄膜，因此
新的製膜方法及監控方式在工程上更顯的重要。
1.
繞射和干涉的現象常常會被拿在一起來討論,繞射可視為很多光源互相干涉,但其數學處理的方式仍然與干涉不太一樣。例如全像或光柵,可以用繞射也可以用干涉來解釋,也各有其數學模式。光的波動說:當一個水波經過一個障礙時,我們可以看到障礙的邊緣會
泛起陣陣漣漪,這種現象就是繞射,光波也有繞射現象,這種現象是和光的直線前進或光
的粒子說相抵觸的。早在1500年,L.da Viaci 已提及光的繞射,Huygens在1678年首先創立光的波動理論,他把波陣面上每一點都視為一個次級子波的波源,而所有子波前進時的包絡面又形成新的波前,應用這個原理可以解釋光的直線前進、光的反射與折射。 1801年,Young用干涉理論來解釋單狹縫的現象,但實驗結
果與預期不盡相符,在1815到1826年間,法國Frenel按照光的波動說完成繞射的數學理論,至此才形成繞射的波動基
礎。在此Frenel修正Huygens理論,加入所謂的頃斜因子,因此解決了Huygens 不能解釋倒退波不存在的問題。由於光也就是一種電磁波,光的波動數學表示式可自Maxwell電磁方程式導出:亦及
其中D為電位移(electric displacement)
P為偏極向量(polarization vector)
E為電場向量(electric vector)
B為電磁向量(magnetic vector)
M為磁化量(magnetization)
μ0為磁透率(permeability)
ε0為介電率(permittivity)
J為電流密度
ρ為電荷密度
但光波可將maxwell電磁方程式化簡為
且
又
及
而
當我們希望進一步了解光再一些介質中的行為時,便可能從波動方程式出發,尋求邊界條件以求了解,例如光纖工學,光柵理論,雷射共振腔理論等都必須利用波動方程式。從
光波動理論我們可之光為一種電磁波,當其前進時,電場振動(磁場振動)方向四面八方都有。以常見的日光燈為例,其光線在空氣中之電場振動(磁場振動)方向是不規則的,但是永遠和光波前進方向垂直,如圖：
故可之一般的光當行進中,會含有來自不同方向電場振動(磁場振動)方向混合波, 電場振動(磁場振動)方向只在一方向內振動或呈現規則性的光稱為偏振光。我們可分析光波
電場振動的路徑種類,一般可區分為平面、圓和橢圓偏極光,光學系統中使一般的光變成
平面偏極光的元件稱為偏光板,一束光進入有些晶體時,會變成兩束光,我們稱此晶體具雙折射現象,此即與光進入後之電場振動方向有關.
具雙折射性質的光學元件可稱為波板,光通過波板後電場沿? 某一方向(F軸,快軸)振動的?比? 此方向垂直之方向(S軸,慢軸)振動的?光速度較快1/2波長時,稱此波板為1/2波板,如圖：
光通過波板後電場沿? 某一方向(F軸,快軸)振動的?比? 此方向垂直之方向(S 軸,慢軸)振動的?光速度較快1/4波長時,稱此波板為1/4波板,當在兩面偏光板中間加入兩
片1/4波片,可以得到各方向的偏極光。當一片1/4波片的F軸與S軸交叉排置均與起偏振鏡之偏振軸夾45度角時,即可得圓偏極光,如圖：
當該1/4波片的F軸與S軸交叉排列且均與起偏振鏡之偏振軸夾任意角度時,即可得橢圓偏極光,如圖：
1-1
波重疊與干涉:兩個正弦波或是餘弦波重疊再一起時,振幅會起變化,當兩個波相對相位差為零或是波長之整數倍時,合成波的振幅是個別波振幅的合,因此振幅增大稱為建設性干涉,反之, 當兩個波相對相位差為半波長時,彼此振幅互相抵消而使合成波的振幅縮小,此稱破壞性干涉,波的強度與波的振幅平
方成正比,因此建設性干涉之合成波的強度比兩個別波的強度大。對於兩個不同相可是同週期之兩個波,其干涉現象中的節線(如圖)之P點必須滿足下列數學式:
亦及節線為波峰與波谷重疊的地方。P 為兩波之相位差λ為波長其中p = t / T ，t 為波峰發生之先後差，T 為週期
設d為兩波之距離,θ為節線之方向角,則
因此當建設性干涉時
破壞性干涉時
因此我們可以得到雙狹縫繞射的公式;繞射光點必須滿足以下數學式:
其中d 為狹縫距離
單狹縫如將狹縫分成左右兩個區段來看,也可以得到破壞性的干涉發生在如下的情形:
其中d 為狹縫距離
平常生活中,單狹縫繞射及雙狹縫繞射的現象並不很明顯,而使用雷射光來作
干涉,大抵上只須把兩道光重疊,即有干涉條文產生,當然可能觀察者仍然看不見條紋,通常最可能的情況是條文的密度太高了,因此只要用透鏡將干涉光場放大,或是
設法讓兩道干涉光的光場間的差異量縮小,我們不難發現,原來干涉條紋早就存在於光束交會處了。
麥克森(Michelson)曾定義條文可見度V表示干涉條紋的清晰程度:
為亮紋的亮度
為暗紋的亮度
當V=1時,條紋的對比最清晰,是最理想的狀況,當V=0時,條紋完全消失,只出現均勻的光場。
1-2
我們經常利用光柵的繞射方式來檢驗光波的頻普及波長,早期的光譜儀即是利用表面蝕刻形光柵來對入射光進行分光。
d sinθ= n λ
D cosθ δθ=Nδλ
在此定義光柵之角射散本領為
所以
從上式可知, 角射散本領與光柵間距d,繞射皆數n成正比,並且也與繞射光柵的狹縫總數
N無關。角射散本領只能告訴我們,譜線中心分離的程度有多大,但不能反映出這些中心倍分離的譜線其邊緣重疊與否?欲知兩條譜線是否重疊,就必先知道每條譜線的半角寬
δθ,根據前面的光柵圖形,我們知道這是與光柵的條數有關的,因當入射光所經光柵條紋數較多時,繞射光點較細,而當入射光只對一條光柵入射時,我們將發現
繞射光點亮帶被拉的很長,暗帶幾乎只剩下一個狹小的點。根據瑞利法則(Raileigh's Criteerion),如圖：
?θ=λ/N d cosθ
其中N為入射光所經光柵總數
在此定義色分辨本領R:
R=λ/?λ
由上式知,當色分辨本領R越大時,其所解析細小波長差的能力也越高,上式進一步可得
所以λ/?λ=nN 從上式得知,光柵的色分辨本領與光線入射所經的光柵線數N 和光點階數n成正比,與光柵間隔d或光柵密度無關。
— 1-3
一、折射現象：
1.光從一物質進入另一物質改變進行方向之現象稱光的折射。因為光自一物質進入他
物質時其速度改變故生折射。
2.實例：銅幣在水中似乎浮起，米尺在水中似乎彎曲。入射線法線
i二、折射定律：
1.第一定律：入射線、折射線及界面的法線，均在同一平面上。 r
2.第二定律：入射角的正弦和折射角的正弦比是一定值。
註：有某些晶體，其入射線、折射線和界面的法線，可能不在折射線
同一平面上。(雙折射現象)
3.第二定律又稱為司乃耳定律(Snell's law)可寫成
sini ,n
sinr
入射角的正弦和折射角的正弦比稱為折射率。
三、絕對折射率：
光線由真空(大略言之由空氣)進入某種介質所生之折射率，稱為該介質的絕對折射
率。絕對折射率恒大於１，即n?１。
物質絕對折射率物質絕對折射率
空氣(1atm、0
oC) 甘油 1.0003 1.47
玻璃酒精 1.5~1.9 1.36
鑽石油酸 2.42 1.46
熔融的石英水(20o1.46 C) 1.33
石英結晶 1.54
四、相對折射率：
光線由第一種介質，進入第二種介質之折射率，稱為第二種介質對第一種介質之
相對折射率。即 ,sin1 n,12sin,2
五、光路之可逆性：
設n與n表示二種物質間第二介質相對第一介質之折射率，與第一介質對第二1221
介質之相對折射率。
,,1sinsin 則 21n,n,n, 故 122112nsin,sin,2121
六、相對折射率與絕對折射率的關係：
若n為光由空氣進入介質m之折射率，θ為折射角，則 mm
sinθ＝nsinθ amm
因sinθ＝nsinθ ；sinθ＝nsinθ a11a22
?nsinθ＝nsinθ 1122
,nsinn212 而；即 n,n,,1212nsin,n121
七、多層平行界面之折射：
n1
n2
n3
nsinθ= nsinθ= nsinθ= nsinθ11223344
n4 八、折射率與光速：
1.如圖所示，兩平行光線中，A、B為兩對應點
，當A已達第二介質時，B仍在第一介質中。 B 介質1 i
若v及v各表兩種介質中光的速度，則經t秒 n 121
後，A傳至C，B傳至D。若光在第二介質中 n A D 介質2 2
速度較慢，則AC較BD為短，但兩者所需時間 r C
相等。故AC＝vt BD＝vt 21
BDAC 而 sini,sinr,ADAD
vtvnsiniBD112,,,,,n 得 12sinrACvtvn221
2.光在兩種介質中，傳光較速的介質稱光疏介質，較慢者稱光密介質，光疏及光密與
物質之疏密無關。
3.光由光疏進入光密介質(v＞v)折射角小於入射角，折射線靠近法線，反之由光密 12
至光疏介質，折射角大於入射角，折射線必遠離法線。
4.折射率之大小，不但隨兩介質之不同而異，亦隨其光波波長之不同而異。波長較長
頻率較小之紅光對介質之折射率較小，故紅光在介質中之速率較紫光為大。
折射率也常影響介質表面反射之光量大小，設介質表面之反射係數為Ｒ則註：(a)若第一介質為真空，而第二介質為某介質時，則n為某介質相對於真空的折射 12
率，亦即某介質的絕對折射率n，故n＝n，而在真空中光速最大，常以C表12
之，故一介質的絕對折射率
n=C(真空中的光速)/v(介質中的光速)
(b)按(a)之定義，真空的絕對折射率為1；空氣的絕對折射率在一大氣壓及室溫情
形下約為 1.0003，幾近於1；故在一般光學計算中即可將在空氣中行進的光速，
看成為光在真空中行進的光速。
一、全反射： n
2
光自光密介質(n)進入光疏介質(n)時，折射線 n 211
偏離法線，即θ＞θ，如圖。故當入射角增加 21
o 到某一角度時(θ)，折射角為90，入射角再 C
增加，光線不再折射而全部反射。法線二、臨界角： n 折射線 2
o 光自光密介質進入光疏介質時，當折射角為90時 n 1
之入射角稱為臨界角，如圖之θ。θ CC
由公式nsinθ＝nsinθ 入射線反射線 1122
o nsinθ＝nsin90 1C2
n,1,12 ? ,,sin,sinnc12n1
三、全反射之條件：
1.光由光密介質進入光疏介質。
2.入射角大於臨界角。
四、討論：
1.通常說明某介質的臨界角，係指對真空而言。因已之物質的臨界角以鑽石為最小，
最易於全反射，故成燦爛發光。
2.折射率為n的介質臨界角為θ1-1＝sin Cn
3.事實上，當光自一介質射至另一個介質時，有一部份透過，有一部份光反射，這兩
部份光的強度則和介質性質及入射角大小都有關係，所以全反射現象並不是突然發
生的，在玻璃對空氣的界面，當入射角增大時，反射光的強度增加，而折射光的強
度減少，在入射角超過臨界角後，所有的入射光線全部反射而回，不生折射。
4.「光纖管」為全反射現象的一個極
重要的應用，係一透明細絲管，其
與外圍界質的相對折射率大於1，
光從一端射入，在管的內面經連續
多次幾乎不損其強度的全反射，而
由管的他端射出。如醫學診斷的各
種內視鏡及光纖通訊等。如圖。
5.海市蜃樓(Mirage)的原因：
(1)海邊奇景(正立虛像於空中)：
因海水比熱很大，日間受太陽照射，溫度不易改變，致使愈近海面的空氣溫度愈
低，密度愈大，折射率愈大，故下層空氣為光密介質而上層空氣為光疏介質，使
得遠方低處射來的光線經層層空氣的連續折射，一在地由光密介質進入光疏介質
而偏離法線，至入射角大於臨界角後終於產生全反射而向下彎曲，循如左下圖所
示之路徑射入人眼，使吾人見一正立虛像懸於空中。
(2)沙漠幻影(倒立虛像於原物下方)：
沙漠地帶，因沙之比熱小，日間受太陽照射溫度易升高，致使地面附近之空氣溫
度較上空高，密度、折射率遂較高空小，故當遠方高處之物體射出之光線接近地
面時(相當於由光密介質射向光疏介質)，其行經路徑類似 (1)之原理，經多次折射
及一次全反射之作用而向上彎曲，循如右下圖所示之路徑射入人眼，使吾人見一
倒立的虛像。
一、物體由第一介質中發出光經平界面產生折射現象 n
θ 2 O 2
而由第二介質中觀察第一介質之位置已經改變。n C 1θ 1 所見者為虛像，如圖。A物成虛像於B，AO為 B
實深(p，物距)，BO為視深(q，像距)。當：θ 1
與θ很小時，則 A 2
sin,1OC/ACBCBOq n,,,,, 12sin,2OC/BCACAOp
即 q(視深),,p(實深)n (光線由介質1進入介質2，觀測者在介質2。) 12
二、1.若由光疏介質中觀看光密介質中景物時n<1，像之視深較淺，q 2.若由光密介質中觀看光疏介質中景物時n>1，像之視深較深，q>p。 12 三、若有m層折射率不同之介質，其厚度分別為d、d…d而對應介質折射率為n、 12m1 n…n。則最底層物體之視深D為：(觀測者所在介質之折射率為n) 2mx D,dn，dn，...，dn,,dn 11x22xmmxiix 四、由光疏介質看光密介質之光點，愈離法線方向觀察視深愈淺。 五、視深隨光之顏色不同而變，因各色光之折射率不同，紅光最小紫光最大，故在光疏 介質中觀測光密介質之視深，紫光最小，紅光最大，即紫光浮升較高，紅光浮升較 低。 平行玻璃板的偏向位移： 厚為d的平行透光板，光線自一面斜射而入，而由他面射出(如圖)，經兩次折射，射 出光線與射入光線平行，但側移一距離D。 DAB,sin(,,,)ir sin,cos,,cos,sin,irird,θ icos,rA 設n為透明板之折射率， 由sinθθ r/sinθ＝n，故 n d ir D ,cosi D,dsin,(1,)iB 22n,sin,i 一、三稜鏡之折射： 1.三稜鏡是改變光的進行方向之儀器。 2.偏向角：入射光線與出射光線之夾角稱為偏向角以δ表之。由圖可知： ?1＝ｉ－α，?2＝ｒ－β α＋β＝180 o－?3＝?A 故：δ＝?1＋?2＝ｉ＋ｒ－(α＋β) ＝ｉ＋ｒ－A (A為頂角) A E D 1 2 i r β F α 3 F B C 二、最小偏向角： 1.最小偏向角：由理論或實驗可證明左右對稱的情況下，偏向角為最小，即 ｉ＝ｒ，α＝β時δ為最小。 m 2.偏向角之大小隨頂角，入射於第一面光線的方向，及稜鏡的折射率而定。折射率隨 不同顏色的光而有不同的數值。 一、色散： 1.平行之日光光束，經三稜鏡折射後，因對玻璃折射率不同而分散成紅、橙、黃、綠、 藍、紫等六色光譜的現象稱光之色散。由上述討論偏向角δ之大小與折射率有關， 紅光經稜鏡，偏向最小其折射率亦小，紫光最大，折射率亦大。 2.如玻璃的折射率n為光波長λ的函數，且有如下關係 n(紫光)＞n(藍色)＞…＞n(黃色)＞n(紅色) 則偏向角δ的關係為：δ(紫)＞δ(藍)＞…＞δ(黃)＞δ(紅) B δ 白光 紅 n 橙黃綠藍 A C 靛 3.折射率隨波長而不同，紅光波長最大，在玻璃中速度最快，偏向角最小，折射率最紫小；紫光恰相反。 4.色散度乃視折射率n和波長λ的函數關係而定。如下所示n－λ圖，若圖線為一水 平直線，即折射率與波長無關，則折射光將無色散。而n－λ圖中在可見光的範圍， 因n之值隨光波長的增加而遞減，其變率隨不同物質的性質而定，故有色散現象， 不同物質之色散度亦不同。 5.鑽石的折射率ｎ值，對不同波長有較大的改變度如n－λ圖所示，故鑽石的色散作 用遠大於玻璃；它將入射的白光經折射後分散，產生光彩。 n 2.4354 2.4100 鑽石 2.5- 1.517 1.509 冕玻璃 1.000279 1.000276 2.0- 空氣 1.5- 1.0- 0.5- 0.0 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 λ(埃) 紫藍黃紅 折射率n與光波長λ之關係圖 2. 2-1 將紅外光反射，使可見光穿透可有效降低燈源熱度數位相機濾鏡 舞台燈、照明設備隔熱 液晶投影系統 : 平均穿透率: 從 430nm 到 680nm > 90% 從 740nm 到 1100nm < 3% 從 200nm 到 380nm < 2% 穿透50%在: 710nm ?15nm 2-2 镜头多层镀膜技术的原理、发展和使用概况 一、防反射膜层（增透膜）的作用 在自然界极易见到称为膜层的现象，例如水面上扩展的油膜层，肥皂泡产生的有美丽色彩和光泽的泡沫。这些与透镜表面的带色泽膜层有类之处，但透镜表面是用人工方法镀制的膜层。装在照相机上的摄影用镜头，一般要进行防反射膜处理。除照相机镜头外，望远镜、双筒显微镜、眼镜，还有航空光学仪器和汽车的计数盘表面玻璃等也有同样要求。今日，薄膜加工技术已获得广泛使用。 这种防反射膜，也称增透膜，其作用是尽量抑制透镜的玻璃表反射，减小光量损失，使入射光线尽量多透过镜头。（图1） 镀膜也取决于处理方法，有特定的分光特性的半透镜和干涉滤光镜等，在取景器光学系统和光源的照明系统中得到使用。 当然，初期的照相机和现代的摄影镜头都镀有薄膜。单个透镜组成的镜头，两个反射面，共有10%光量损失，从照相机初期的水准，考虑镀制防反射膜似乎是不必要的。 二、重新评价多层镀膜 镜片镀膜工艺的目的，首先是透镜的防反射作用，现在仍作为主要目的。随着加工技术的进步和使用范围不断扩大，产生了高度技术化的多层膜技术，分光透过的控制相当准确，操作方便，使用得到普及。对多层镀膜的性能提出高要求，会使成本提高。厂商为了提高镜头像质的课题注入大量经费，其效果是明显的。可以这么说，没有多层镀膜技术飞跃发展，高倍、大孔径变焦镜头不可能有今天的兴旺局面。 防反射的膜层能产生增透效果。此外，还有更直接的作用，这就是在逆光摄影时，幅于膜层影响，使易产生的幻像和光晕降低到最小程度。（图2、图3） 最近多组透镜构成的变焦镜头已成世界镜头发展的主流，采用多层镀膜，到达胶片面的光线，其衍生的杂散光部分大大减小，使镜头鉴别率不至于降低，也不损坏色采还原。重新评价经改进的膜层，研制在各种镜头中引入最适宜的镀膜最新技术，是各厂家一直研究的重要课题。单层膜、多层膜，部分透镜面镀多层膜，超级多层膜......形形色色的组合和新型膜系使用，对镜头发展起了重要作用。重新认识多层镀膜，已引起广大摄影师的广泛兴趣和关注。（图 4、图5） 三、镀膜略史 镜头烧热发现膜层 1892年；英国泰勒（H.D.Toylor,著名的Cook,Triplet镜头设计师）发现，把烧过的望远镜物镜的玻璃表面经风化出现紫色，和新的透镜比较，发现能通过更多的光线。受弱酸侵蚀的玻璃表面存在折射率低的薄膜，能降低玻璃表面的反身率。 这个透镜燃烧的新发现，使人们知道了膜层作用，并产生镀膜技术。以后，利用人工的弱酸化学作用，从实验室产技术。 1935年：德国卡尔，蔡司发明了防反射膜层处理技术。蔡司的A.Smakula在真空中加热蒸发低折射率氟化物薄膜，诞生了防反射薄膜处理方法。 1936年：美国加利福尼亚工业大学的J.D.Strong把玻璃置于真空中，加热蒸发有增透效果的氟化钙（CaF2），成功制成人工防反射薄膜。 由于上述原困，2个透镜组合胶合透镜可以分离，增加透镜设计的自由度。 1938年：美国依斯曼.柯达公司在HECTA镜头上完成镀膜工艺。 1939-1943年：卡尔.蔡司公司成功实现了2层和3层增膜系。 1945年：德国徕兹公司。在徕卡的标准镜头中首先使用镀膜技术，从SUMMITAR50mmF2 光学镜片镀膜 一、耐磨损膜（硬膜） 无论是无机材料还是有机材料制成的眼镜片，在日常的使用中，由于与灰尘或砂砾（氧化硅）的摩擦都会造成镜片磨损，在镜片表面产生划痕。与玻璃片相比， 有机材料制成的硬性度比较低，更易产生划痕。通过显微镜，我们可以观察到镜片表面的划痕主要分为二种，一是由于砂砾产生的划痕，浅而细小，戴镜者不容易察觉；另一种是由较大砂砾产生的划痕，深且周边粗糙，处于中心区域则会影响视力。 （1）技术特征 1）第一代抗磨损膜技术 抗磨损膜始于20世纪70年代初，当时认为玻璃镜片不易磨制是因为其硬度高，而有机镜片则太软所以容易磨损。因此将石英材料于真空条件下镀在有机镜片表面，形成一层非常硬的抗磨损膜，但由于其热胀系数与片基材料的不匹配，很容易脱膜和膜层脆裂，因此抗磨损效果不理想。 2）第二代抗磨损膜技术 20世纪80年代以后，研究人员从理论上发现磨损产生的机理不仅仅与硬度相关，膜层材料具有“硬度/形变”的双重特性，即有些材料的硬度较高，但变形较小，而有些材料硬度较低，但变形较大。第二代的抗磨损膜技术就是通过浸泡工艺法在有机镜片的表面镀上一种硬度高且不易脆裂的材料。 3）第三代抗磨损膜技术 第三代的抗磨损膜技术是20世纪90年代以后发展起来的，主要是为了解决有机镜片镀上减反射膜层后的耐磨性问题。由于有机镜片片基的硬度和减反射膜层的硬度有很大的差别，新的理论认为在两者之间需要有一层抗磨损膜层，使镜片在受到砂砾磨擦时能起缓冲作用，并而不容易产生划痕。第三代抗磨损膜层材料的硬度介于减反射膜和镜片片基的硬度之间，其磨擦系数低且不易脆裂。 4）第四代抗磨损膜技术 第四代的抗膜技术是采用了硅原子，例如法国依视路公司的帝镀斯（TITUS）加硬液中既含有有机基质，又含有包括硅元素的无机超微粒物，使抗磨损膜具备韧性的同时又提高了硬度。现代的镀抗磨损膜技术最主要的是采用浸泡法，即镜片经过多道清洗后，浸入加硬液中，一定时间后，以一定的速度提起。这一速度与加硬液的黏度有关，并对抗磨损膜层的厚度起决定作用。提起后在100 °C左右的烘箱中聚合4－5小时，镀层厚约3－5微米。 （2）测试方法 判断和测试抗磨损膜耐磨性的最根本的方法是临床使用，让戴镜者配戴一段时间，然后用显微镜观察并比镜片的磨损情况。当然，这通常是在这一新技术正式推广前所采用的方法，目前我们常用的较迅速、直观的测试方法是： 1）磨砂试验 将镜片置于盛有砂砾的宣传品内（规定了砂砾的粒度和硬度)，在一定的控制下作来回磨擦。结束后用雾度计测试镜片磨擦前后的光线漫反射量，并且与标准镜片作比较。 2）钢丝绒试验 用一种规定的钢丝绒，在一定的压力和速度下，在镜片表面上磨擦一珲的次数，然后用雾度计测试镜片磨擦前后的光线漫反射量，并且与标准镜片作比较。当然，我们也可以手工操作，对二片镜片用同样的压力磨擦同样的次数，然后用肉眼观察和比较。 光学基础知识及光学镀膜技术 光學薄膜是指在光學元件上或獨立的基板上鍍上一層或多層之介電質膜或金屬膜來 改變光波傳遞的特性。即應用光波在這些薄膜中進行的現象與原理，如透射、吸收、散 射、反射、偏振、相位變化等，進而設計及製造各種單層及多層之光學薄膜來達到科學 與工程上的應用。在本廠的實際應用上，DM半透板與ITO鍍膜屬於這個領域。 光學薄膜雖早於1817年Fraunhofer已經開始利用酸蝕法製成了抗反射膜，但是真正 的發展是在1930年真空鍍膜設備之後。而軍事的需求(望遠鏡、飛彈導向鏡頭、監視衛 星、夜視系統等)加速了光學薄膜的開發與研究。計算機的出現使得設計更為方便，相對 的各種理論及設計方法因應而出，光學薄膜的研究於是更為進步並充分應用於各種光電 系統及光學儀器之中，如光干涉儀、照相機、望遠鏡、顯微鏡、投影電視機、顯示器、 光鑯通訊、汽車工業、眼鏡等。 光學薄膜基本上是藉由干涉作用達到其效果的。簡單的如肥皂泡沫膜、金屬表層的 氧化膜、水面油層的顏色變化，都可以視為單層干涉的效果。因此，當光在膜層中的干 涉現象可以被偵測到時，我們就說這層模是薄的，否則是厚的(k值消散掉)。由於干涉現象不僅跟膜層的厚度有關，而且光源的干涉性和偵測性的種類也有關。 接下來為各位介紹幾個主題1.波動光學基本理論2.薄膜光學的應用及產品介紹3.薄膜設計方法4.金屬鍍膜材料5.光學薄膜的鍍製方法及設備6.光學薄膜材料。 光學薄膜的製作是理論設計的實現，它不僅和蒸鍍方法及材料有關亦與薄膜支撐 者，即基板之表面狀況及材質有密切的關係，事實上光學薄膜的研製的主要困難已經比 較少是在設計上，而是在製鍍上，亦即要製造出預期中的光學常數及厚度之薄膜，因此 新的製膜方法及監控方式在工程上更顯的重要。 1. 繞射和干涉的現象常常會被拿在一起來討論,繞射可視為很多光源互相干涉,但其數學處理的方式仍然與干涉不太一樣。例如全像或光柵,可以用繞射也可以用干涉來解釋,也各有其數學模式。光的波動說:當一個水波經過一個障礙時,我們可以看到障礙的邊緣會 泛起陣陣漣漪,這種現象就是繞射,光波也有繞射現象,這種現象是和光的直線前進或光 的粒子說相抵觸的。早在1500年,L.da Viaci 已提及光的繞射,Huygens在1678年首先創立光的波動理論,他把波陣面上每一點都視為一個次級子波的波源,而所有子波前進時的包絡面又形成新的波前,應用這個原理可以解釋光的直線前進、光的反射與折射。 1801年,Young用干涉理論來解釋單狹縫的現象,但實驗結 第三章薄膜制造技术 光学薄膜可以采用物理汽相沉积（PVD)和化学液相沉积（CLD)两种工艺来获得。CLD工艺简单，制造成本低，但膜层厚度不能精确控制，膜层强度差，较难获得多层膜，废水废气对环境造成污染，已很少使用。 PVD需要使用真空镀膜机，制造成本高，但膜层厚度能够精确控制，膜层强度好，目前已广泛使用。 PVD分为热蒸发、溅射、离子镀、及离子辅助镀等。 制作薄膜所必需的有关真空设备的基础知识 用物理方法制作薄膜，概括起来就是给制作薄膜的物质加上热能或动量，使它分解为原子、分子或少数几个原子、分子的集合体（从广义来说，就是使其蒸发），并使它们在其他位置重新结合或凝聚。 在这个过程中，如果大气与蒸发中的物质同时存在，那就会产生如下一些问题： ①蒸发物质的直线前进受妨碍而形成雾状微粒，难以制得均匀平整的薄膜； ②空气分子进入薄膜而形成杂质； ③空气中的活性分子与薄膜形成化合物； ④蒸发用的加热器及蒸发物质等与空气分子发生反应形成 化合物，从而不能进行正常的蒸发等等。 因此，必须把空气分子从制作薄膜的设备中排除出去，这个 过程称为抽气。空气压力低于一个大气压的状态称为真空， 而把产生真空的装置叫做真空泵，抽成真空的容器叫做真空 室，把包括真空泵和真空室在内的设备叫做真空设备。制作 薄膜最重要的装备是真空设备． 真空设备大致可分为两类：高真空设备和超高真空设备。二 者真空度不同，这两种真空设备的抽气系统基本上是相同 的，但所用的真空泵和真空阀不同，而且用于真空室和抽气 系统的材料也不同，下图是典型的高真空设备的原理图，制 作薄膜所用的高真空设备大多都属于这一类。 下图是超高真空设备的原理图，在原理上，它与高真空设备 没有什么不同，但是，为了稍稍改善抽气时空气的流动性， 超高真空设备不太使用管子，多数将超高真空用的真空泵直 接与真空室连接，一般还要装上辅助真空泵（如钛吸气泵） 来辅助超高真空泵。 3.1 高真空镀膜机 1.真空系统 现代的光学薄膜制备都是在真空下获得的。普通所说的 真空镀膜，基本都是在高真空中进行的。 先进行(1)然后进行(2)。因为所有的（超）高真空泵只有在真空室的压力降低到一定程度时才能进行工作，而且在高真空泵（如油扩散泵）中，要把空气之类的分子排出，就必须使排气口的气体压力降低到一定程度。 小型镀膜机的真空系统 低真空机械泵+高真空油扩散泵+低温冷阱 光学基础知识66196 光学基础学习报告 一、教学内容： 光电镜头是用来作为光电接收器（CCD,CMOS）的光学传感器元件。 光学特性参数： 1、焦距EFL（学名f’） 是指主面到相应焦点的距离（如图1.1） 图1.1 每个镜片都有前后两个主面－前主面和后主面（放大率为1的共轭面）。相应的也有两个焦点－前焦和后焦。 凸透镜：双凸；平凸；正弯月（如图1.1） 图1.2 凹透镜：双凹；平凹；负弯月 图1.3 折射率实际反映的是光在物质中传播速度与真空中速度的比值关系。 薄透镜：)]1()1[()1('12 1R R n f -?-== Φ Φ—透镜光焦距； f ’—焦距； n —折射率； R 1,R 2－两球面曲率半径 厚透镜：2 1221)1()]1()1[()1('1R nR d n R R n f -+ -?-==Φ d －中心厚度 干涉仪与光距座可以量测f ’,R1,R2,d →利用上述的公式可以计算出n 值，从而来确定所用材料。 A 、 EFL 增加，TOTR （光学总长）增加；要降低TOTR 就必须降低EFL ，但EFL 降低，像高就要降低 B 、 EFL 与某些象差相关 C 、 EFL 上升将使F/NO 增大 D 、 EFL ，FOV （视场角）和IMA （像高）三者间有关系 tanFOV ?=EFL IMA －铁三角关系 EFL 的增大（减小）会使像高变大（小），为了保持像高，就必须要增大（减小）FOV ，然而FOV 的增大会使得REL （相对照度）的数值增大。 2、BFL 后焦距（学名后截距） 图2.1 3、F 数（F/NO ） D f NO F '/= f ’－FEL D 入－入瞳直径 入瞳为光阑经其前方光学镜片所成的像，反映进入光学系统的光线 A 、 与MTF 相关，F/NO ↑，则MTF ↑；反之下降 B 、 与景深相关，F/NO ↑，则景深↑，反之下降 C 、 与象差相关，F/NO ↑，则象差↓，反之增加 D 、 与光通量相关，F/NO ↑，则光通量↓，反之增加 对于光电镜头，F/NO 最大在2.8～3.5之间（经验值）允许有±5%的误差，在物方有照明时，F 数可根据照明的照度情况来增大 4、视场角FOV （2ω），半视场角FOC/2（ω） 光学基础学习报告 一、教学内容： 光电镜头是用来作为光电接收器（CCD,CMOS）的光学传感器元件。 光学特性参数： 1、焦距EFL（学名f’） 是指主面到相应焦点的距离（如图1.1） 图1.1 每个镜片都有前后两个主面－前主面和后主面（放大率为1的共轭面）。相应的也有两个焦点－前焦和后焦。 凸透镜：双凸；平凸；正弯月（如图1.1） 图1.2 凹透镜：双凹；平凹；负弯月 图1.3 折射率实际反映的是光在物质中传播速度与真空中速度的比值关系。 薄透镜：)]1()1[()1('12 1R R n f -?-== Φ Φ—透镜光焦距； f ’—焦距； n —折射率； R 1,R 2－两球面曲率半径 厚透镜：2 1221)1()]1()1[()1('1R nR d n R R n f -+ -?-==Φ d －中心厚度 干涉仪与光距座可以量测f ’,R1,R2,d →利用上述的公式可以计算出n 值，从而来确定所用材料。 A 、 EFL 增加，TOTR （光学总长）增加；要降低TOTR 就必须降低EFL ，但EFL 降低， 像高就要降低 B 、 EFL 与某些象差相关 C 、 EFL 上升将使F/NO 增大 D 、 EFL ，FOV （视场角）和IMA （像高）三者间有关系 tanFOV ?=EFL IMA －铁三角关系 EFL 的增大（减小）会使像高变大（小），为了保持像高，就必须要增大（减小）FOV ，然而FOV 的增大会使得REL （相对照度）的数值增大。 2、 BFL 后焦距（学名后截距） 图2.1 3、 F 数（F/NO ） D f NO F '/= f ’－FEL D 入－入瞳直径 入瞳为光阑经其前方光学镜片所成的像，反映进入光学系统的光线 A 、 与MTF 相关，F/NO ↑，则MTF ↑；反之下降 B 、 与景深相关，F/NO ↑，则景深↑，反之下降 光学基础知识 物理学的一个部门。光学的任务是研究光的本性，光的辐射、 传播和接收的规律；光和其他物质的相互作用（如物质对光的吸收、散射、光的 机械作用和光的热、电、化学、生理效应等）以及光学在科学技术等方面的应用。 17世纪末，牛顿倡立“光的微粒说”。当时，他用微粒说解释观察到的许多光学现象，如光的直线性传播，反射与折射等，后经证明微粒说并不正确。1678 年惠更斯创建了“光的波动说”。波动说历时一世纪以上，都不被人们所重视， 完全是人们受了牛顿在学术上威望的影响所致。当时的波动说，只知道光线会在 遇到棱角之处发生弯曲，衍射作用的发现尚在其后。1801年杨格就光的另一现象（干涉）作实验（详见词条：杨氏干涉实验）。他让光源S的光照亮一个狭长的缝隙S，这个狭缝就可以看成是一条细长的光源，从这个光源射出的光线再通1 过一双狭缝以后，就在双缝后面的屏幕上形成一连串明暗交替的光带，他解释说 光线通过双缝以后，在每个缝上形成一新的光源。由这两个新光源发出的光波在 抵达屏幕时，若二光波波动的位相相同时，则互相叠加而出现增强的明线光带， 若位相相反，则相互抵消表现为暗带。杨格的实验说明了惠更斯的波动说，也确 定了惠更斯的波动说。同样地，19世纪有关光线绕射现象之发现，又支持了波动说的真实性。绕射现象只能借波动说来作满意的说明，而不可能用微粒说解释。 20世纪初，又发现光线在投到某些金属表面时，会使金属表面释放电子，这种现象称为“光电效应”。并发现光电子的发射率，与照射到金属表面的光线强度 成正比。但是如果用不同波长的光照射金属表面时，照射光的波长增加到一定限 度时，既使照射光的强度再强也无法从金属表面释放出电子。这是无法用波动说 解释的，因为根据波动说，在光波的照射下，金属中的电子随着光波而振荡，电 子振荡的振幅也随着光波振幅的增强而加大，或者说振荡电子的能量与光波的振 幅成正比。光越强振幅也越大，只要有足够强的光，就可以使电子的振幅加大到 足以摆脱金属原子的束缚而释放出来，因此光电子的释放不应与光的波长有关。 但实验结果却违反这种波动说的解释。爱因斯坦通过光电效应建立了他的光子学 说，他认为光波的能量应该是“量子化”的。辐射能量是由许许多多分立能量元 组成，这种能量元称之为“光子”。光子的能量决定于方程 E=hν 光学基础知识：焦点、弥散圆、景深：概念与计算 2009/03/30 23:04 先介绍几个概念： 1、焦点(focus) 与光轴平行的光线射入凸透镜时，理想的镜头应该是所有的光线聚集在一点后，再以锥状的扩散开来，这个聚集所有光线的一点，就叫做焦点。 2、弥散圆(circle of confusion) 在焦点前后，光线开始聚集和扩散，点的影象变成模糊的，形成一个扩大的圆，这个圆就叫做弥散圆。 在现实当中，观赏拍摄的影象是以某种方式(比如投影、放大成照片等等)来观察的，人的肉眼所感受到的影象与放大倍率、投影距离及观看距离有很大的关系，如果弥散圆的直径小于人眼的鉴别能力，在一定范围内实际影象产生的模糊是不能辨认的。这个不能辨认的弥散圆就称为容许弥散圆(permissible circle of confusion)。 不同的厂家、不同的胶片面积都有不同的容许弥散圆直径的数值定义。一般常用的是： 画幅 24mm x 36mm 6cm x 9cm 4" x 5" 弥散圆直径 0.035mm 0.0817mm 0.146mm 35mm照相镜头的容许弥散圆，大约是底片对角线长度的1/1000~1/1500左右。前提是画面放大为5x7英寸的照片，观察距离为25~30cm。 3、景深(depth of field) 在焦点前后各有一个容许弥散圆，这两个弥散圆之间的距离就叫景深，即：在被摄主体(对焦点)前后，其影像仍然有一段清晰范围的，就是景深。换言之，被摄体的前后纵深，呈现在底片面的影象模糊度，都在容许弥散圆的限定范围内。 景深随镜头的焦距、光圈值、拍摄距离而变化。对于固定焦距和拍摄距离，使用光圈越小，景深越大。 以持照相机拍摄者为基准，从焦点到近处容许弥散圆的的距离叫前景深，从焦点到远方容许弥散圆的距离叫后景深。 4、景深的计算 下面是景深的计算公式。其中： 光学镀膜基片的主要参数 随着光学技术的发展，对精密光学镀膜的要求越来越高，例如超快激光光学元件、特殊激光光学元件对镀膜都有非常高的要求。一般来讲，基片/基材的价格和质量取决于材料，形状，尺寸，公差和抛光质量。 材料 通常第一步就是决定基片的材料，基片材料最好对于所有波长的高透射率，几乎没有吸收。如果不是透射，则可以使用低成本材料，例如，Borofloat?（SCHOTT AG）用于金属镜面。其对于表面形状公差，低热膨胀都是有益的。、 形状 选择基片时必须考虑两侧的形状，平面，凸面，楔形和凹面的所有组合都是可能的。楔形（例如30'）可以应用在每种表面（平面以及凸面或凹面）上。对于弯曲基板，半径符号有不同的约定。有时“+”表示凸，“- ”表示凹。其他用户将“+”和“- ”称为光传播。在这种情况下，“+”表示“与传播方向的曲率”，“- ”表示“相对于传播方向的曲率”。为避免混淆，需要明确地表明凹或凸。 用户需要明确边长和直径，除非另有说明，否则厚度描述是指基板的最大厚度，即平凸基板的中心厚度和平凹基板的边缘厚度。因此，一般在较厚的一侧测量楔形板。为了获得良好的形状公差，还应该注意直径和厚度的比例。 公差 除尺寸和材料外，公差对成本也是最重要的。当然，光学元件必须适合安装座，因此直径不应大于规定值。最常见的规格是-0.1mm。大多数情况下，厚度在两个方向上都是自由的。海纳光学通常指定它的公差为±0.1mm。关于楔形，并行性和居中的规范存在很多混淆。请注意，楔形和平行度描述了光学表面之间的角度，而居中则描述了光学表面和侧面之间的角度（见上图）。 海纳光学标准基板具有优于5arcmin的平行度。特制的平行线可以具有低至10的平行度。标准楔形基板具有0.5°或1°的楔形。根据基板尺寸，可以实现更大的楔角。通常，与侧表面成90°的角度具有20'的精度。定心是一种额外的光学处理，可将此精度提高到几弧分arcmin。 表面形状公差 光学基础 .第九章光的偏振与晶体光学基础知识点 1、波有横波和纵波两类，横波的振动方向与传播方向垂直，其振动方向是一个有别于垂直传播的其他横方向的特殊方向，因此不具有以传播方向为轴的对称性，这种不对称现象称波的偏振。 2、偏振是横波区别于纵波的标志。 3、这些线偏振光波列的集合在垂直传播方向的平面内具有一切可能的振动方向，各个振动方向上振幅在观察时间内平均值相等，初相位完全无关，这种光称为非偏振光，或称为自然光。 4、5、由于在同一时刻，线偏振光传播方向上各个点的矢量都分布在同一个平面内，所以又称为平面偏振光。 6、反射光和折射光的偏振状态相对入射角将发生变化。 7、自然光正入射角和掠入射角面，即反射光和折射光仍为自然光。 8、一般情况下自然光入射界面时，反射光和折射光都变成部分偏振光。 9、自然光以布儒斯特角入射时，反射光为完全偏振光，而折射光为 部分偏振光。 10、一般情况下反射光和折射光仍为线偏振光。 11、在激光技术中，外腔式气体激光器放电管常采用布儒斯特窗口。 12、经介质折射后分成两束光的现象称为双折射现象。 13、双折射产生的两束光中，一束光传播方向遵从折射定律称为寻常光，简称o光，o光在晶体中各个方向上的折射及传播速度都是相同的；另一束光不尊从折射定律，即当入射角改变时，该光一般也不在入射角内，称为非常光线，简称e光，e光在晶体中各个方向上的折射率及传播速度是随方向的不同而改变。 14、o光和e光都是线偏振光，且两束光的振动方向相互垂直。 15、双折射型偏振器是利用晶体的双折射现象来产生线偏振光的。 16、天然矿物电气石是一种典型的二色晶体，他对入射光中光矢量垂直于光轴的分量强烈吸收。 17、由反射光产生线偏振光自然光在介质界面上反射和折射时，一般情况下，反射光和折射光都是部分偏振光，由折射产生线偏振光。 18、 DWDM光學鍍膜介紹與解析 前言 隨著行動電話與網際網路等通信量急速增加，連接幹線及都會之區間的光纖 傳輸容量亦隨之暴漲。增加通信容量有兩種方法，一種是提高變頻速度的多重時 間光增幅器廣波域技術提升相對分割法（TDM, Time Division Multiplexing），另外一種是以單一光纖傳輸不同波長光信號之多波長方式（WDM, Wavelenght Division Multiplexing）。由於地也帶動著高速化與高密度波長多重化演進，換 言之它所使用的Filter種類與波長亦隨之多樣化。Filter鍍膜基於耐環境、溫度、穩定性等系統考量，通常採用離子（Ion ）/ 等離子鎗（ Plasma Gun）與濺鍍（Suptter ）或電子束（ EB，Electric Beam）等方式。然而鍍膜時有關膜厚監控（Monitor ）、重複再現性、良率改善、自動化等諸多問題仍有待鍍膜廠商突破。鍍膜方法 電子束（EB）蒸鍍方式容易形成柱狀膜結構，為獲高充填率（Packing Density ）的膜層，通常會採用 Ion 照射基板方式，經 Ion 照射後由於離子（ Ion ）的能量使基板上形成活性核，同時促進核成長及核凝縮 （Coalescence ），進而獲得高充填率的膜層。電子束（ EB）蒸鍍源與離子 / 等離子鎗（ Plasma Gun）的組合又可分為離子輔助（ IAD, Ion Assisted Deposition ） 及離子鍍（ IP, Ion Plating ），這兩種方法常用於有耐環境需求的通信元件鍍膜 工程。 Leybold 公司的 APS（Advanced Plasma System ）為典型代表。 IAD 的電子束蒸鍍源與Ion 產生器可個別獨立控制，因此IAD 方式較易找出最合適的鍍膜條件。基於EB鎗需長時間操作，因此有些廠商修改Filament 的尺寸與外形，用來降低電子束 270°偏向時所產生的離子衝擊對 Filament 造成的耗損。如此一來由高周波放電所構成的離子鎗，在 DC放電時無法避免的 Filament Suptter 不純物產生會完全消失，同時離子鎗可作長時間運轉。這種方式具有鍍 膜時 Filer 吸收損失較小、膜應力比其它等離子製程更小等優點。 濺鍍（Suptter ）方式可獲得較高的膜層充填率，鍍膜速度則比上述方式慢，因此光通信用多層膜 Filter 製程很少採用。OCLI 及加拿大的 NRCC是將金屬靶材（ Target ）先作濺鍍，再經過氧化等離子氧化過程，如此便可進行製作窄域 光学镜片镀膜技术及发展 框架眼镜该如何进行护理？ 登陆微信，框架眼镜如何正确使用护理方法您学到了吗？ 日前，有市民在网上发帖称，放在汽车车顶眼镜盒里的镜片出现不少细裂，影响使用。记者咨询眼镜专卖店发现，高温环境下，镜片一般不会晒裂，但镜片膜容易脱膜或者晒裂。 这位市民发帖表示，他习惯在下车时将树脂眼镜放在车顶灯旁边的眼镜盒内，一天室外温度很高，当他再次回到车内时发现，镜片表面已经裂开呈网格状，无法使用，“眼镜并没有放在太阳底下暴晒，怎么会裂呢？” 记者带着疑问咨询了一家眼镜专卖店的老板，他表示，不管是玻璃镜片还是树脂镜片，一般情况下是不会晒裂的。市民反映的情况，准确地说，是在高温下镜片脱膜或者膜晒裂。 他说，镜片加膜主要是减少反光、提高镜片的清晰度、防水等，而且还有防紫外线的能力。解释称，镜片加膜大多都是在温度80度左右的时候镀上去的，因此，镜片加膜耐热的温度相对镜片本身较低。之前他也听说过，有市民戴着加膜眼镜洗桑拿，导致镜片脱膜，因此他建议市民佩戴加膜眼镜时，尽量不要在高温环境下，夏季汽车内温度很高，车顶温度更高，不要把加膜眼镜放在车顶眼镜盒里。 光学镜片镀膜技术及发展 无论是无机材料还是有机材料制成的眼镜片，在日常的使用中，由于与灰尘或砂砾（氧化硅）的摩擦都会造成镜片磨损，在镜片表面产生划痕。与玻璃片相比，有机材料制成的硬性度比较低，更易产生划痕。通过显微镜，我们可以观察到镜片表面的划痕主要分为二种，一是由于砂砾产生的划痕，浅而细小，戴镜者不容易察觉；另一种是由较大砂砾产生的划痕，深且周边粗糙，处于中心区域则会影响视力。 技术特征1 第一代抗磨损膜技术 抗磨损膜始于20世纪70年代初，当时认为玻璃镜片不易磨制是因为其硬度高，而有机镜片则太软所以容易磨损。因此将石英材料于真空条件下镀在有机镜片表面，形成一层非常硬的抗磨损膜，但由于其热胀系数与片基材料的不匹配，很容易脱膜和膜层脆裂，因此抗磨损效果不理想。 2 第二代抗磨损膜技术 20世纪80年代以后，研究人员从理论上发现磨损产生的机理不仅仅与硬度相关，膜层材料具有“硬度/形变”的双重特性，即有些材料的硬度较高，但变形较小，而有些材料硬度较低，但变形较大。第二代的抗磨损膜技术就是通过浸泡工艺法在有机镜片的表面镀上一种硬度高且不易脆裂的材料。 3 第三代抗磨损膜技术 光学镜片镀膜 光学镜片镀膜 2011-04-28一耐磨损膜(硬膜) 无论是无机材料还是有机材料制成的眼镜片，在日常的使用中，由于与灰 尘或砂砾(氧化硅)的摩擦都会造成镜片磨损，在镜片表面产生划痕。与玻璃片 相比，BR有机材料制成的硬性度比较低，更易产生划痕。通过显微镜，我们可 以观察到镜片表面的划痕主要分为二种，一是由于砂砾产生的划痕，浅而细小，戴镜者不容易察觉；另一种是由较大砂砾产生的划痕，深且周边粗糙，处于中 心区域则会影响视力。 (1)技术特征 1)第一代抗磨损膜技术 抗磨损膜始于20世纪70年代初，当时认为玻璃镜片不易磨制是因为其硬 度高，而有机镜片则太软所以容易磨损。因此将石英材料于真空条件下镀在有 机镜片表面，形成一层非常硬的抗磨损膜，但由于其热胀系数与片基材料的不 匹配，很容易脱膜和膜层脆裂，因此抗磨损效果不理想。 2)第二代抗磨损膜技术 20世纪80年代以后，研究人员从理论上发现磨损产生的机理不仅仅与硬 度相关，膜层材料具有"硬度/形变"的双重特性，即有些材料的硬度较高，但变形较小，而有些材料硬度较低，但变形较大。第二代的抗磨损膜技术就是通过 浸泡工艺法在有机镜片的表面镀上一种硬度高且不易脆裂的材料。 3)第三代抗磨损膜技术 第三代的抗磨损膜技术是20世纪90年代以后发展起来的，主要是为了解 决有机镜片镀上减反射膜层后的耐磨性问题。由于有机镜片片基的硬度和减反 射膜层的硬度有很大的差别，新的理论认为在两者之间需要有一层抗磨损膜层， 使镜片在受到砂砾磨擦时能起缓冲作用，并而不容易产生划痕。第三代抗磨损膜层材料的硬度介于减反射膜和镜片片基的硬度之间，其磨擦系数低且不易脆裂。 4)第四代抗磨损膜技术 第四代的抗膜技术是采用了硅原子，例如法国依视路公司的帝镀斯(TITUS)加硬液中既含有有机基质，又含有包括硅元素的无机超微粒物，使抗磨损膜具备韧性的同时又提高了硬度。现代的镀抗磨损膜技术最主要的是采用浸泡法，即镜片经过多道清洗后，浸入加硬液中，一定时间后，以一定的速度提起。这一速度与加硬液的黏度有关，并对抗磨损膜层的厚度起决定作用。提起后在100 C左右的烘箱中聚合4-5小时，镀层厚约3-5微米。 (2)测试方法 判断和测试抗磨损膜耐磨性的最根本的方法是临床使用，让戴镜者配戴一段时间，然后用显微镜观察并比镜片的磨损情况。当然，这通常是在这一新技术正式推广前所采用的方法，目前我们常用的较迅速、直观的测试方法是： 1)磨砂试验 将镜片置于盛有砂砾的宣传品内(规定了砂砾的粒度和硬度)，在一定的控制下作来回磨擦。结束后用雾度计测试镜片磨擦前后的光线漫反射量，并且与标准镜片作比较。 2)钢丝绒试验 用一种规定的钢丝绒，在一定的压力和速度下，在镜片表面上磨擦一珲的次数，然后用雾度计测试镜片磨擦前后的光线漫反射量，并且与标准镜片作比较。当然，我们也可以手工操作，对二片镜片用同样的压力磨擦同样的次数，然后用肉眼观察和比较。 上述两种测试方法的结果与戴镜者长期配戴的临床结果比较接近。 3)减反射膜和抗磨损膜的关系 序言 经过了几百年人类的不断的努力，光学薄膜已经成为现代光学的一个重要组 成部分。激光、空间技术和光谱技术的飞速发展和电子计算机的推广应用，推动 了光学薄膜的飞速发展。时至今日，薄膜在现代科学技术中的重要性与日俱增。 真空镀膜技术在现代工业、近代科学技术中得到广泛的应用。像大家现在所熟知的光学仪器的反射镜，半导体器件中的电极引线，放映灯的冷光镜，激光器谐振腔的高反射膜等都是四用真空镀膜的方法制备的。随着薄膜光学、半导体技术和集成光学等的发展，真空镀膜技术在理论上、工艺上和一起设备方面都取得了很大的发展。并在集成光学薄膜期间，计算机上存贮、记忆用的磁性薄膜，材料表面改性和建筑上使用的隔热保温薄膜、电致控光太阳能薄膜等方面取得了很大的成功。 近几年来，随着掺铒光纤放大器(Erbium Doped Fiber Amplifier，EDFA)、 波分复用(WDMA)、自适应光学(Adaptive Optics，AO)等技术的不断发展，大气光 通信在传输距离、传输容景、可靠性等方而都有了很大改善，适用面也越来越宽。 由于大气作用（包括大气衰减和大气折射率随机性变化造成的光束闪烁、扩 散和弯曲），大气光通信的工作波长都位于大气衰减小、透过率高的波段，即大 气窗口内，如10. 6um。限制了对可见与近红外波段光的应用。同时，该波长属 红外波，当照射到人眼时，大部分能量会被角膜吸收，对视网膜造成的损伤相对 较小。提高激光器的输出功率，也可以有效克服大气衰减作用。为了使处在可见 与红外双波段的光也能够在增透膜系列中得到应用，所以本文对这‘课题进行初 步的研究。 随着军用红外技术在大气光通信方面的广泛应用，军用光学系统工作光谱区 越来越宽，不仅要求覆盖远红外区．同时还必须覆盖可见与近红外区，这就使得 具有高透射率、宽光谱覆盖范围、可靠性好，能够工作于恶劣的地面与空间环境 的高性能的可见与红外双波段宽带增透膜的研制成为必要。国内外对于可见和近 ①宏观经济环境风险。 2011 年，我国宏观经济稳健起步，但面临诸多挑战：物价上行压力较大、人民币持续升值、经济发展方式加速转向、劳动力成本明显上升。上述风险的存在，对于外向性、竞争性企业的负面影响，尤为明显。为此，公司将加强对汇率变动的研究，适当采取一些外汇避险办法；积极优化产品产业结构，加大新品开发力度，努力提高高附加产品比重；通过感情留心、待遇留人、机制留才，形成凤凰独具特色的企业文化。 ②行业竞争加剧的风险。 近年来，光学市场竞争一直呈现白热化局面。光学镜头与光学元件市场竞争态势不减，继续面临降价压力以及业务变化的境况。微小球面镜片市场份额增长放缓，中大球面镜片和非球面镜片将成为增长的主力。此外，高技术难度的镜片将成为未来发展的主流方向；行业内部的洗牌重组不断。 ③技术变革和产业升级风险。 总体而言，以中国大陆为代表的发展中国家和地区的光电子产业以加工、组装为主，是世界光电子信息产品的重要生产基地，但普遍处于产业链低端，部分处于由低端向中端发展阶段。同时，世界光学产业技术发展迅速，光学的终端产品越来越向具有更强竞争力的世界知名厂商汇聚，国内光学加工制造行业一直面临技术变革和产业升级的紧迫局面，未来发展需要寻求新的高附加值产品为支撑。为此公司以解放思想为先导、以科技创新为载体，做到贴牌与创牌相结合、自主研发与合作开发相结合，加速推进技术进步，优化产品结构，重点建立高难度光学镜片的加工能力，大力发展以光学镜头为主的光学组件产品，通过不断创新，实现产业升级，以此保持公司的可持续健康发展。 ④企业成本上升的风险。 由于通货膨胀预期压力加大，企业生产成本节节攀高。近年来，人民币升值对光学加工出口业务带来了严重影响，原材料价格上涨带来镜头镜片加工新一轮价格竞争，劳动力成本上升、招工困难、离职率居高不下及原协力工厂产能扩大带来的低价竞争进一步加剧。公司将开展一系列成本费用控制活动，积极推行"廋身"运动，开展生产革新、工艺革新、管理革新，强化内控管理，提升生产效率。此外，公司将尽量保持合理的原材料库存；通过整合供应链、优化供应商结构，对原材料和设备采购、重点工程项目采取公开招标方式增强公司议价能力，从而保证公司产品的盈利水平。镜头多层镀膜技术的原理--光学
光学镀膜的作用
光学基础知识及光学镀膜技术
光学薄膜技术第三章 薄膜制造技术
光学基础知识66196知识讲解
光学基础知识98149
-光学基础知识
光学基础知识
光学镀膜基片的主要参数
光学基础知识点
DWDM光学镀膜介绍与解析
光学镜片镀膜技术及发展
光学镜片镀膜
现在光学的镀膜工艺
光学玻璃、镀膜资料