光學(xué)薄膜應(yīng)用及實(shí)例
光學(xué)薄膜是利用薄膜對(duì)光的作用而工作的一種功能薄膜,光學(xué)薄膜在改變光強(qiáng)方面可以實(shí)現(xiàn)分光透射、分光反射、分光吸收以及光的減反、增反、分束、高通、低通、窄帶濾波等功能。
這時(shí)基片表面反射率完全被消除。在入射介質(zhì)為空氣的情況下, n0 =1,則 在可見光區(qū)使用得最普遍的是折射率為1.52 左右的冕脾玻璃。理想的增透膜的折射率為1.23,但是至今能利用的薄膜的最低折射率是1.38( 氯化鎂)。這雖然不很理想但也得到了相當(dāng)?shù)母倪M(jìn)。當(dāng)ns=1.52,nf=1.38,n0=1.0 時(shí),由式(3)可得最低反射率為1.3%,即鍍單層氟化鎂后中心波長(zhǎng)的反射率從4.2%降至 l.3%左右,整個(gè)可見光區(qū)平均反射率約為1.5%。顯然,愈是接近于滿足式(4)的條件的玻璃,中心波長(zhǎng)增透效果愈顯著。以可見光的中心波長(zhǎng)為550nm 設(shè)計(jì)的時(shí)候,那么對(duì)于紫光波段和紅光波段的光波長(zhǎng),光學(xué)厚度不是四份之一波長(zhǎng),也就偏離了反射抵消的條件,會(huì)有略高的反射。 2.分光膜 把一束光分為兩部分的器件稱為分光鏡。分光鏡的工作部分一般是一個(gè)鍍過膜的平面,它在一定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有特定的反射率和透射率。通常這個(gè)平面是傾斜的,因此入射光和反射光便分離開來。分光鏡的預(yù)定反射率和透射率值隨其用途不同而相異。 對(duì)于不同的分光鏡往往有不同的透射率和反射率比T/R,即分光比。最常用的是中性分光鏡,T/R=50/50,它把一束光分成光譜成分相同的兩束光。因?yàn)樗谀巢ㄩL(zhǎng)區(qū)域內(nèi)對(duì)各波長(zhǎng)具有相同的透射率和反射率比,因而反射光和透射光不帶有顏色,呈中性。常用的中性分光鏡有兩種結(jié)構(gòu):一種是在透明的平板基片上鍍上分光膜,另一種是把膜層鍍?cè)趦蓚(gè)直角棱鏡上,再膜面對(duì)膜面地膠合成立方體。常用的有金屬分光鏡和介質(zhì)分光鏡兩類。金屬膜分光鏡分光的光譜寬度較寬,缺點(diǎn)是吸收損失較大,分光效率較低,介質(zhì)分光鏡的特點(diǎn)是分光效率高,偏振效應(yīng)明顯,分光特性色散明顯。介質(zhì)膜分光鏡與金屬膜分光鏡相比,因?yàn)榻橘|(zhì)膜的吸收小到可以忽略的程度,所以分光效率高,這是介質(zhì)分光鏡的優(yōu)點(diǎn),但是介質(zhì)膜的特性對(duì)波長(zhǎng)較敏感,給中性分光帶來困難。同時(shí),一般介質(zhì)膜分光鏡的偏振效應(yīng)較大,這也是它的不足之處。 3.反射膜 反射膜是用于把入射光能量大部分或幾乎全部反射的光學(xué)元件。在有些光學(xué)系統(tǒng)中,要求光學(xué)元件具有較高的反射本領(lǐng),例如,激光器的反射鏡要求對(duì)某種頻率的單色光的反射率在90%以上。為了增強(qiáng)反射能量,常在玻璃表面鍍一層高反射率的透明薄膜,利用其上下表面反射光的光程差滿足干涉相長(zhǎng)的條件,使反射光增強(qiáng)。 金屬膜有很高的反射率,吸收率也較高,而介質(zhì)膜的不但反射率可以較高,還有較小的吸收率。 |
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