全介质多层反射膜
全介质多层反射膜
全介质多层反射膜
（实用版）
目录
1.全介质多层反射膜的定义和原理
2.全介质多层反射膜的应用领域
3.全介质多层反射膜的优势和未来发展前景
正文
全介质多层反射膜是一种具有广泛应用的光学薄膜，其主要原理是通过多层介质的反射来实现光线的控制和调节。
这种反射膜通常由多个介质层组成，每个介质层都具有特定的光学特性，以实现对光的反射、透射和吸收。
全介质多层反射膜在许多领域都有应用，如太阳能电池、照明系统、显示器等。
在太阳能电池中，全介质多层反射膜可以提高光的吸收效率，从而提高电池的转换效率。
在照明系统中，全介质多层反射膜可以实现光线的调控，提高照明效果。
在显示器中，全介质多层反射膜可以提高显示效果，使画面更加清晰。
全介质多层反射膜具有许多优势，如高反射率、高透射率、低吸收率等。
这些优势使得全介质多层反射膜在光学领域有着广泛的应用。
此外，随着科技的发展，全介质多层反射膜在未来还将有更广泛的应用和发展前景。
例如，在量子计算和量子通信领域，全介质多层反射膜可以实现光的量子调控，从而实现量子信息的传输和处理。
总之，全介质多层反射膜是一种重要的光学薄膜，具有广泛的应用和巨大的发展潜力。
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薄膜光学技术
全介质滤光片得带宽
如果两个反射膜对称,而且反射率足够高,则
F 4R12 4 (1 R12 )2 T122
2 20 sin1 T12
m
2
当层数给定时,用高折射率层作为最外层将得到最大反射率, 所以,实际上只有两种情况需要考虑、即
G/H(LH)x2L(HL)xH/A G/HLHLHLHL2LHLHLHLHLH/A
3、 全“介质多半波”型
“多半波”就是指膜系中有多个λ0/2 间隔层。 双半波型: G HL2H(LH)2L2HLH G
G LH2L(HL)3H2LHLH A 三半波型: G LHL(LHLHLHLHL)2LHL A 五半波型: G LHL(LHLHLHL)4LHLHL A 特点:
2、 全“介质单半波”型
反射膜/半波间隔层/反射膜
G/ ( HL )m [ k ( 2H ) ] ( LH )m /G G/ ( HL )m H [ k ( 2L ) ] H ( LH )m /G 特点:
a、 A, S 很小, R1 , R2 很高, ∴ T0 ~ 90%
2 0 ~ 1 500
Tmax
T122 (1 R12 )2
T122 (T12 A12 )2
1 (1 A12 / T12 )2
这说明 :反射膜得透射率愈低或吸收、散射愈大,则 峰值透射率愈低、
A+S ~ 0、5% , R ~ 98、8% , T max ~ 50% ; A+S ~ 1% , R ~ 98、8% , T max ~ 30% 、
Y12
nH2 x 1 nL2 x 1
nH2 nG
nH2 X nL2 x 1nG
光学薄膜设计中的多层反射膜研究
光学薄膜设计中的多层反射膜研究随着科技的不断进步，光学技术也在不断的发展与创新。
在光学技术中，光学薄膜的设计是非常重要的一个环节。
光学薄膜一般指的是指在光学器件表面上很薄的一层材料，能使光线发生反射、透射以及干涉等现象。
多层反射膜是一种应用非常广泛的光学薄膜，在许多的光学仪器中都会用到。
本文将探讨多层反射膜在光学薄膜设计中的研究。
一、多层反射膜的原理多层反射膜是由若干层高、低折射率材料构成的光学薄膜。
在多层反射膜中，光线在各层材料中的传播都会发生折射和反射，并且经过不同层材料的相互干涉，从而达到增强或削弱某些波长的目的。
在多层反射膜中，很多时候会使用厚度逐渐变化的不同材料，这种设计可以大大加强多层反射膜的效果。
多层反射膜的折射率与厚度均为光学薄膜设计中最为重要的参数，不同折射率值和厚度差异会直接影响光学薄膜的反射率和透过率。
因此，在设计多层反射膜时，研究折射率和厚度是必须的工作。
二、多层反射膜的短波和长波边界在多层反射膜设计中，短波和长波边界是非常重要的考虑因素。
多层反射膜的短波边界指的是多层反射膜在最短波长处的反射率降至最低值的波长。
而长波边界指的是多层反射膜在最长波长处反射率开始降低的波长。
在多层反射膜的短波边界和长波边界以内，多层反射膜的反射率就稳定在较高的值。
在光学仪器中的应用，设计多层反射膜时要根据光学仪器的使用频率而定。
三、多层反射膜的应用多层反射膜在现代光学仪器中应用非常广泛，比如望远镜、显微镜、激光器等光学设备都会用到多层反射膜。
在望远镜和显微镜中，多层反射膜的作用主要是将两个物镜（望远镜）和目镜（显微镜）中的光线汇聚到一个点上，从而增加清晰度和分辨率。
在激光器中，多层反射膜是激光放大器的重要组成部分。
在激光放大器中，多层反射膜由于具有高而稳定的反射率，能将激光信号反射回放大器中，从而形成激光振荡谐振腔。
同时，多层反射膜的优异反射特性也能够使激光的光束在短距离内获得高度的增益增强，形成强光束。
多层介质高反射膜的散射特性研究
ｖ ｃｏ ｃ ｔ ｒ ｇ ｔ ｅ ｒ ｎ ｅａ ｉｎ ｈ ｐ ｏ ｏａ ｃ ｔ ｒ ｇ ｌ ｓ ｅ ａ ｅ ｎ ｖ ｃｏ ｃ ｔｅｉ ｇ ｔ ｅ ｒ ｎ ｄｒ ｃ ｉ ｎ ｌ ｅ ｔ ｒ ｓ ａ ｅ ｎ ｈ ｏ ｙ ａ ｄ ｒ ｌ ｔ ｓ ｉ ｆ ｔ ｔｌ ｓ ａ ｅ ｎ ｏ ｓ ｓ ｂ ｓ ｄ ｏ ｅ ｔ ｒ ｓ ａｔ ｒｎ ｈ ｏ ａ ｄ Ｂｉ ｉ ｔ ａ ｉ ｏ ｉ ｙ ｅ ｏ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｎ ｏ ｄ ｒｔ ｔ ｄ ｇ ｔｓ ａｔｒｎ ｎ ｅ ｕ ｅｓ ａ ｅ ｎ ｏ ｓ ｓ ｆｏ ｍｕ ｔ ａ ｅ ｉ ｌｃｒｃ ｈ ｇ －ｅ ｅ ｔ ｎ ｆｌ ， ｓｒ ｃ ：Ｉ ｒ ｅ ｓ ｙ ｌ ｈ ｃ ｔ ｉ ｇ ａ ｄ ｒ ｄ ｃ ｃ ｔ ｒ ｇ ｌ ｓ ｅ ｒ ｍ ｌ ｌｙ ｒｄ ｅｅ ｔｉ ｉ ｈ ｒ ｆ ｃ ｉ ｍｓ ｏ ｕ ｉ ｅ ｉ ｉ ｌ ｏ ｉ
多层介质高反射膜 的散射特性研 究
潘永 强 １ 吴振森 ，杭 凌侠 ２ ， ２
（． １ 西安 电子科技大学 理 学院，西安 ７ ０ ７ ； １０ １ ２ 西安工业大学 光电工程学院 ，西安 ７ ０ ３ ． １０ ２）
摘要 ：为了研 究多层介质 高反射 薄膜 的散射特性减 小光 学薄膜 的散射损耗 ，以多层光学薄膜 矢量光散射 理论为基 础 ，利用光 学薄膜 的总散射损耗 与光 学薄膜双 向反射分布 函数的 关系，研究 了多层介质 高反射薄膜分别在膜层 界
ａ ｇ ｅ ａ ｄ ｐ ｌｒｚ ｔｏ － ｍ ｉ ｌｃｒｃ ｈ ｇ －ｅ ｅ ｔ ｎ ｍｕ ｔ ａ ｅ ｌ ｕ ｌ ｏ ｒ ｌｔ ｄ ａ ｄ ｕ ｃ ｒｅａ ｅ ｄ ｌｗｅ ｅ ｎ ｌ ｎ ｏ ａ ｉ ａｉ ｎ ｆｏ ｄ ｅｅ ｔｉ ｉ ｈ ｒ ｆ ｃ ｉ ｌ ｌ ｙ ｒ ｆ ｍｓ ｉ ｆ ｌ ｃ ｒｅａ ｅ ｎ ｎ ｏ ｒ ｌｔ ｄ ｍｏ ｅ ｒ ｒ ｌ ｏ ｉ ｉ ｎ ｙ
高反膜
2
n Y = H nL
2m
2 nH ns
(3—8)
式中， ns 是基片的折射率， 2m + 1 是多层膜的层数。因而，在空气中垂直入射时，中心波 长 λ0 的反射率，也即极大值反射率为
2 1 − ( nH nL ) 2 m ( nH ns ) R= 2m 2 1 + (nH nL ) (nH ns ) 2
2
2
（3－7）
在 (n1 n2 ) > 1 时，式(3—7)给出的反射率大于纯金属膜的反射率。比值 n1 n2 愈高，则 反射率的增加愈多。例如对金属铝，在波长为 550nm 时，其 n − ik = 0.82 − i5.99 ，反射率 约为 91.6％。如果在铝膜上镀两个 λ0 4 层，紧贴铝的是氟化镁( n2 = 1.38 )，接着是硫化锌 ( n1 = 2.35 )，则 (n1 n2 ) = 2.9 。由式(3—7)可得反射率为 96.9％，也即吸收损失由 8.4％降
图 3—7 新镀的几种金属反射膜的反射率曲线 由于多数金属膜都比较软，容易损坏，所以常常在金属膜外再加镀一层保护膜。这样既 能改进强度，又能保护金属膜不受大气侵蚀。镀了保护膜后，反射镜的反射率或多或少会有 所下降，保护膜的折射率越高，反射率的下降越多。最常用的保护膜是一氧化硅，此外，氧 化铝（Al2O3）也常作为铝保护膜。Al2O3 可以用电子束真空蒸发，或对铝膜进行阳极氧化来 制备。经阳极氧化保护的铝镜，机械强度非常好。 作为紫外反射镜的铝膜不能用一氧化硅或氧化铝作保护膜， 因为它在紫外区有显著的吸 收。 镀制紫外高反射镜比镀制可见光区和红外区的高反射镜要困难得多。 为了得到最好的结 果，铝应以很高的速率——40nm/s 或更高的速率蒸镀在冷基片上。基片的温度不应当超过 100℃，同时真空室的压强要维持在 1.333 × 10 Pa 或更低，并应尽量减少铝的氧化作用。 铝的纯度对紫外反射率的影响是很大的。实验得出，如果用纯度 99.99%的铝，那么铝膜的 紫外反射率比用纯度 99.5%的铝膜大约高出 10％左右。另外，未经保护的铝膜暴露于大气 中，由于铝膜的氧化，将不可避免地出现反射率随时间迅速下降的情况。当氧化层的厚度足
soloarcell光学薄膜基础知识
错误
PBS
二、分束膜
分束膜根据镀膜材料还有金属分 束镜和介质分束镜两种。
两种分束镜各有各的优缺点，可 以根据不同的使用要求和工艺水平 采用不同的类型。
二、分束膜
金属分束镜的优缺点
优点：中性好，光谱范围宽、偏振效 应小、制作简单
缺点：吸收大、激光阈值低 使用注意事项：光的入射方向
二、分束膜
介质分束镜的优缺点
玻璃可以分为：
1、普通玻璃 2、无色光学玻璃 3、有色光学玻璃 4、特殊玻璃等
1、无色光学玻璃的分类
根据化学成分，无色光学玻璃可以分为两类：
1、冕牌玻璃----K带头的玻璃，折射率n较小，色散系
数大，可分为氟冕（FK）、磷冕（PK）、轻冕（QK）、 钡冕（BaK）、重冕（ZK）、镧冕（LaK）、特冕（TK） 等；
四、带通滤光片
从光学薄膜的角度来讲，最有意义的进 展是1899年出现的法布里-珀珞干涉仪。 它是干涉带通滤光片的一种基本结构。而 自从1940年出现金属-介质滤光片以来， 它已经在光学、光谱学、激光、天文物理 学等各个领域得到了广泛的应用。
四、带通滤光片
法布里—珀珞的结构
四、带通滤光片
带通的主要参数
单 层 膜 、 λ/4-λ/4 和 λ/2-λ/2 型 双 层 增 透 膜 理 论 曲 线
5
4
3
2
1
0
400
450
500
550
600
650
700
W a v e le n g th (n m )
一、减反膜
o 多层减反膜
% R e f le c t a n c e
K9基 底 上 各 种 设 计 的 增 透 膜 理 论 曲 线 比 较
薄膜的光学性质
R p r1 p
Rs r1s
2
n1 cos 1 2 Tp t1 p n0 cos 0 n1 cos 1 2 Ts t1s n0 cos 0
n0 n1 R n0 n1
T
2
n0 n1
4n0 n1
2
光垂直入射时， P,S分量重叠
2 t 1 1 t 1 2 0 2
I n cos E n 4n n T t I n cos E n （n n ）
1 2 i 0 0 i 0 0 1
T+R+A=1,其中A称为能量吸收率。对全介质薄膜系统， 无吸收，则有T+R=1。
1.1 基本概念
等效介质的等效光学导纳 只要确定了组合导纳Y，就可以方便地计算单层膜的反射 和透射特性。因此问题就归结为求取入射界面上的H0和E0的 比值。下面给出组合导纳的表达式。
1.1 基本概念
i B cos 1 sin 1 1 矩阵 1 C 2 i sin cos 1 1 1 定义为基底和膜层组合的特征矩阵。 当膜层参数已知后，其矩阵元就确定了，便可以求出等效光学导纳Y， 进而就可以求得单层介质膜的反射率。 我们把 2 N1d1 cos1叫做薄膜的有效位相厚度，把N1d1 cos叫做
1.1 基本概念
薄膜的界面特性也可用能量关系来表示，得到相应的能 量反射率R和能量透射率T，直接可用光强来表征。
R=Ir / Ii
T=It / Ii
It :界面的透射光强
Ir :界面的反射光强 Ii :界面的入射光强
1.1 基本概念
能量反射率R和能量透射率T与振幅反射系数和振幅透射 系数间的关系如下： 垂直入射时： 2
激光器高反膜
Ξ 2001 年 6 月 28 日收稿 2001 年 9 月 15 日收到修改稿
© 1995-2003 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
2
《激光杂志》2002 年第 23 卷第 1 期 LASER J OU RNAL (Vol. 23. No. 1. 2002)
溶胶 - 凝胶法近来被广泛用于光学薄膜的制备 , 其优点在于与气相沉积法相比 ,具有价格低 、镀膜简 单 、膜层易清理 、生产效率高等特征 。用溶胶 - 凝胶过 程制备 SiO2 增透膜光学性能非常好 ,激光破坏阈值高 , 已经替代了传统的真空镀膜法 。但是在高反膜领域 , 尽管用溶胶 - 凝胶法制备 TiO2/ SiO2 、ZrO2/ SiO2 已有 报导〔14～16〕,但是反射率和抗激光损伤阈值性能指标还 不能达到气相沉积的相应标准 ,因此难以获得实用的 高质量的高反膜 。
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全介质多层反射膜
全介质多层反射膜是一种特殊的光学薄膜，由多层不同折射率的介质薄膜交替堆积而成。
它具有很高的反射和透射性能，被广泛应用于光学器件、太阳能电池、显示器等领域。
全介质多层反射膜的工作原理是利用光的干涉现象。
当光线从空气中垂直入射到多层反射膜上时，由于介质薄膜的折射率不同，光在不同介质之间发生反射和透射。
根据光的波长和介质薄膜的厚度，可以通过精确设计多层反射膜的结构，使得特定波长的光线在多层膜中发生干涉，实现高效的反射或透射。
全介质多层反射膜的反射率和透射率可以通过设计和优化多层膜的结构来控制。
一般来说，如果要增加光的反射率，可以增加多层反射膜的层数，使得光经过多次反射后才透射出来。
而要增加光的透射率，则可以减少多层反射膜的层数或调整介质膜的折射率。
全介质多层反射膜在光学器件中的应用非常广泛。
例如，在激光器中，全介质多层反射膜可以用作输出镜片，实现激光的高效输出。
在摄影镜头中，全介质多层反射膜可以用作镀膜，提高镜头的透光性能。
在太阳能电池中，全介质多层反射膜可以增强光的吸收和利用效率，提高太阳能电池的转换效率。
在显示器中，全介质多层反射膜可以用作增强膜，提高显示器的亮度和对比度。
除了在光学器件中的应用，全介质多层反射膜还可以用于光学传感
器、光纤通信、光学存储等领域。
在光学传感器中，全介质多层反射膜可以用来制作干涉滤波器，实现对特定波长的光信号的检测和测量。
在光纤通信中，全介质多层反射膜可以用来制作光纤耦合器、光纤分光器等光学器件，实现光信号的分配和传输。
在光学存储中，全介质多层反射膜可以用来制作光盘和光纤存储器，实现光信号的记录和读取。
全介质多层反射膜是一种具有高反射和透射性能的光学薄膜，可以通过精确设计和优化，实现对光的高效控制和利用。
它在光学器件、太阳能电池、显示器等领域具有广泛的应用前景。
随着科学技术的不断进步，全介质多层反射膜在光学领域的应用将会越来越广泛，并为人类的生活和工作带来更多的便利和进步。