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增透膜的原理

发布日期:2019/8/14 17:51:07 访问次数:212

增透膜的原理

导读:

一般性原理:
光具有波粒二相性,即从微观上既可以把它理解成一种波、又可以把他理解成一束高速运动的粒子(注意,这里可千万别把它理解成一种简单的波和一种简单的粒子。它们都是微观上来讲的。 红光波的波长=0.750微米 紫光波长=0.400微米。 而一个光子的质量是 6.63E-34 千克. 如此看来他们都远远不是我们所想想的那种宏观波和粒子.) 增透膜的原理是把光当成一种波来考虑的,因为光波和机械波一样也具有干涉的性质。

在镜头前面涂上一层增透膜(一般是"氟化钙",微溶于水),如果膜的厚度等于红光(注意:这里说的是红光)在增透膜中波长的四分之一时,那么在这层膜的两侧反射回去的红光就会发生干涉,从而相互抵消,你在镜头前将看不到一点反光,因为这束红光已经全部穿过镜头了.

为什么我从来没有看到没有反光的镜头? 原因很简单,因为可见光有“红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫”七种颜色,而膜的厚度是唯一的,所以只能照顾到一种颜色的光让它完全进入镜头,一般情况下都是让绿光全部进入的,这种情况下,你在可见光中看到的镜头反光其颜色就是蓝紫色,因为这反射光中已经没有了绿光。膜的厚度也可以根据镜头的色彩特性来决定。

定义及其设计:

   二十世纪三十年代发现的增透膜促进了薄膜光学的早期发展.对于技术光学的推动来说,在所有的光学薄膜中,增透膜也起着最重要的作用.直至今天,就其生产的总量来说,它仍然超过所有其他的薄膜  因此,研究增透膜的设计和制备教术,对于生产实践有着重要的意义.

我们都知道,当光线从折射率n0的介质射入折射率为砘的另一介质时,在两介质的分界面上就会产生光的反射.如果介质没有吸收,分界面是一光学表面,光线又是垂直入射,则反射率R为透射率为

投射率为:

 

例如,折射率为1。52的冕牌玻璃,每个表面的反射约为4.2%左右。折射率较高的火石玻璃,则表面反射更为显著.这种表面反射造成了两个严重的后果:光能量损失,使象的亮度降低;表面反射光经过多次反射或漫射,有一部分成为杂散光,最后也到达象平面,使象的衬度降低,从而影响系统的成象质量,特别是电视、电影摄影镜头等复杂系统,都包台了很多个与空气相邻的表面,如不敷上增透膜将完全不能应用.

目前已有很多不同类型的增透膜可供利用.以满足技术光学领域的极大部分需要.可是复杂的光学系统和激光光学,对减反射性能往往有特殊严格的要求.例如.大功率激光系统要求某些元件有极低的表面反射,以避免敏感元件受到不需要的反射的破坏.此外,宽带增透膜提高了象质量、色平衡和作用距离,而使系统的全部性能增强.因此,生产实际的需要促使了减反射膜的不断发展.

在比较复杂的光学系统中, 入射光的能量往往因多次反射而损失。例如,高级照相机的镜头有六、七个透镜组成。反射损失的光能约占入射光能的一半,同时反射的杂散光还要影响成像的质量。为了减少入射光能在透镜玻璃表面上反射时所引起的损失,常在镜面上镀一层厚度均匀的透明薄膜(常用氟化镁  ,其折射率为  ,介于玻璃与空气之间),利用薄膜的干涉使反射光能减到最小,这样的薄膜称为增透膜

现在我们来看一下简单的单层增透膜。设膜的厚度为 ,当光垂直入射时,薄膜两表面反射光的光程差为 2ne,由于在膜的上、下表面反射时都有相位突变 ,结果没有附加的相位差,两反射光干涉相消时应满足:

单层增透膜

膜的最小厚度应为(相应于 

由于反射光相消,因而透射光加强

单层增透膜只能使某个特定波长  的光尽量减少反射,对于相近波长的其他反射光也有不同程度的减弱,但不是减到最弱,对于一般的照相机和目视光学仪器,常选人眼最敏感的波长  作为“控制波长”,在白光下观看此薄膜的反射光,黄绿色光最弱,红光蓝光相对强一些,因此镜面呈篮紫色。

有些光学器件需要减少其透射率,以增加反射光的强度。如氦氖激光器中的谐振腔反射镜,要求对波长 的单色光的反射率达  以上。如果把低折射率的膜改成同样厚度的高折射率的膜,则薄膜上下表面的两反射光使干涉加强,这就使反射光增强了,而透射光就减弱,这样的薄膜就是增反膜高反射膜。一般的单层增反膜可使反射率提高到  以上,而多层增反膜可以提高的更多。由于这种介质膜对光的吸收很少,所以比镀银、镀铝的反射镜效果更佳。

上海卷柔新技术光电有限公司是一家专业研发生产光学仪器及其零配件 的高科技企业,公司成立2005年,专业的光电镀膜公司,公司产品主要涉及光学仪器及其零配件的研发和加工;光学透镜、反射镜、棱镜等光学镀膜产品的开发和生产,为全球客户提供优质的产品和服务。采用德国薄膜制备工艺,形成了一套具有严格工艺标准的闭环式流程技术制备体系,能够制备各种超高性能光学薄膜,包括红外薄膜、增透膜,ARcoating, 激光薄膜、特种薄膜、紫外薄膜、x射线薄膜,应用领域涉及激光切割、激光焊接、激光美容、医用激光器、红外制导、面部识别、VR/AR应用,博物馆,低反射橱窗玻璃,画框等。 


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