從20世紀(jì)30年代開始，光學(xué)薄膜逐漸被廣泛應(yīng)用于日常生活、工業(yè)、天文學(xué)、軍事、宇航、光通信等領(lǐng)域，在國民經(jīng)濟和國防建設(shè)中起到了重大作用，因而得到了科學(xué)技術(shù)工作者的日益重視。而今新興技術(shù)的發(fā)展對薄膜技術(shù)不斷提出新的要求，又進(jìn)一步促使了光學(xué)薄膜技術(shù)的蓬勃發(fā)展。所以近年來，對光學(xué)薄膜的研究及其應(yīng)用一直是非�；钴S的課題。 /#[mV(k
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一、光學(xué)薄膜的制備方法 sRC?l_n;
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在光學(xué)薄膜發(fā)展的歷程中，各種先進(jìn)的薄膜制備技術(shù)不斷應(yīng)用到光學(xué)薄膜制備的技術(shù)中。這些技術(shù)不僅大大拓寬了光學(xué)薄膜可以利用的材料范圍，而且極大地改進(jìn)了光學(xué)薄膜的性能和功能，進(jìn)而給光學(xué)薄膜提供了更為寬廣深遠(yuǎn)的發(fā)展空間。下面介紹幾種常見的光學(xué)薄膜制備方法。 i({MID)/_
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1.物理氣相沉積法 OU y} 1%HY
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物理氣相沉積法簡單地說，在真空條件下，采用物理方法，將材料源—固體或液體表面氣化成氣態(tài)原子、分子或部分電離成離子，并通過低壓氣體(或等離子體)過程，在基體表面沉積具有某種特殊功能的薄膜的技術(shù)。 發(fā)展到目前，物理氣相沉積技術(shù)不僅可沉積金屬膜、合金膜、還可以沉積化合物、陶瓷、半導(dǎo)體、聚合物膜等。之所以選擇高真空環(huán)境是因為薄膜材料在沉積的過程中不會與空氣中的活潑氣體反應(yīng)，以及蒸汽分子在真空環(huán)境中不會與氣體分子碰撞，而是直接地到達(dá)基片。在實際薄膜沉積的過程中，需要控制的工藝參數(shù)非常多，通常涉及到真空技術(shù)、材料科學(xué)、精密機械制造、光電技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)等領(lǐng)域。 O:#/To'
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2.離子束輔助沉積法 -2Dgr\M
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離子束輔助沉積法是在氣相沉積鍍膜的同時，利用高能粒子轟擊薄膜沉積表面，對薄膜表面環(huán)境產(chǎn)生影響，從而改變沉積薄膜成分、結(jié)構(gòu)的過程。這種把離子輔助與反應(yīng)蒸發(fā)法結(jié)合起來的鍍膜技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)低溫成膜，改善薄膜的微觀結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能并且提高薄膜和基體的結(jié)合力，從而提高薄膜的綜合性能。但由于離子束轟擊基片的能量束密度不均勻以及高能量離子引起的反濺射等因素，使得離子束輔助蒸發(fā)技術(shù)在生產(chǎn)應(yīng)用中受到限制。通常對硫化鋅、氟化鎂等軟膜采用離子輔助技術(shù)以后，膜層的牢固性獲得了明顯的改善，但無論對軟膜或電子束蒸發(fā)的氧化物硬膜在抗激光損傷方面的效果均不明顯。 /m K]O7O7
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3.反應(yīng)離子鍍膜法 o v1#BeQ
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是利用熱陰極弧源誘發(fā)膜料離子放電在鍍膜室內(nèi)形成等離子體，蒸發(fā)膜料離子部分被電離，在處于懸浮電位的工件架形成電場作用下抵達(dá)基片，這樣具有一定動能的離子態(tài)的膜料粒子與反應(yīng)氣體結(jié)合后淀積成膜，該膜層與玻璃基片附著牢固，薄膜的硬度與耐摩擦性能顯著提高，因此受到了光學(xué)薄膜領(lǐng)域科學(xué)工作者的重視。但此項技術(shù)設(shè)備成本較高，對提高抗激光損傷能力的潛力有待進(jìn)一步研究。 1+xi1w}3a
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4.氣相混合蒸發(fā)法 n]3Z~HoZ
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氣相混合蒸發(fā)法是用兩個電槍同時蒸發(fā)兩種不同材料，另外用兩個石英探頭分別監(jiān)控各槍的淀積速率，通過氣相混合，獲得漸變折射率膜層的過程。這種光學(xué)膜層可用作某些基片材料的單層增透膜，以替代原來鍍在基片上的多達(dá)幾十層的多層膜，從而改善薄膜的微觀結(jié)構(gòu)，增加膜層強度，并且使制備折射率按梯度變化成為可能。這種技術(shù)消除了用常規(guī)方式得到的薄膜與空氣(或基體)所形成的突變界面，而以漸變界面取代突變界面，附著力增強，界面吸收減少，另外，漸變界面的熱傳導(dǎo)系數(shù)比普通膜系界面的傳導(dǎo)系數(shù)高。這種非均勻膜已經(jīng)成為薄膜光學(xué)的一個重要分支，它打破了傳統(tǒng)膜系的設(shè)計方法，并由此得到了使傳統(tǒng)膜系不能制備的優(yōu)良光譜性能，而且期望極大地改善薄膜元件的抗損傷性能(約提高20%)，因而引起人們極大的興趣。 J> fq5
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5.溶膠-凝膠法 dlMjy$/T
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溶膠-凝膠法是以金屬醇鹽或其他金屬無機鹽的溶液作為前驅(qū)體溶液，在低溫下通過溶液中的水解、聚合等化學(xué)反應(yīng)，首先生成溶膠，進(jìn)而生成具有一定空間結(jié)構(gòu)的凝膠，然后經(jīng)過熱處理或減壓干燥，在較低溫度下制備出各種無機材料薄膜或復(fù)合材料薄膜的方法。這種技術(shù)可以用于制備各種光學(xué)膜如高反射膜、減反射膜等，還可以制備光導(dǎo)纖維、折射率梯度材料、有機染料摻雜型非線性光學(xué)材料等，以及波導(dǎo)光柵、稀土發(fā)光材料等。隨著研究的進(jìn)一步深入，期待和自蔓延法連用制備出常規(guī)方法較難制備的新型納米材料。 Cjj(v7[E
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二、光學(xué)薄膜的應(yīng)用 Q!h+1fb
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光學(xué)薄膜的應(yīng)用無處不在，從眼鏡鍍膜到手機，電腦，電視的液晶顯示再到LED照明等等，它充斥著我們生活的方方面面，并使我們的生活更加豐富多彩。 Lv
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1.光學(xué)薄膜應(yīng)用于光學(xué)儀器 Z*. rv t
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很多光學(xué)儀器的透鏡上都鍍有光學(xué)薄膜。望遠(yuǎn)鏡的透鏡上不鍍光學(xué)薄膜，則當(dāng)光線照射到鏡片上時，某些波長的光反射時會發(fā)生干涉相長，使反射光的強度增強，透射光減弱，而且其他的光會產(chǎn)生互補色，會影響望遠(yuǎn)鏡的成像。 3w+ +F@(
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光學(xué)薄膜可以改變光線的透光率，使反射過大的光透射增強，提高透光率，這時候用的就是增透膜�？梢杂每刂票∧さ暮穸龋瑏砜刂颇男┎ㄩL的光透射增強還是反射增強。在鏡片上鍍膜不僅可以提高望遠(yuǎn)鏡的成像質(zhì)量，還使望遠(yuǎn)鏡對各種環(huán)境的適用性增強，如雪地，反射光太強會使望遠(yuǎn)鏡成像色彩暗淡失真，色差嚴(yán)重，在望遠(yuǎn)鏡上鍍上紅膜就會很好地解決這些問題。 0" i QH i
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2.光學(xué)薄膜應(yīng)用于照明設(shè)備 5[P^O6'
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光學(xué)薄膜在照明設(shè)備中有廣泛的應(yīng)用，如白熾燈，低壓鈉燈等，可以使照明設(shè)備更加的節(jié)能。大多都是在燈的表面鍍上一層對紅外光反射很強的增反膜，當(dāng)光照射在其上時發(fā)生干涉相長，增強了反射光以使透射光減弱，從而使得可見光的透射增強。這樣不僅可以節(jié)約能源又可以改變光譜的能量分布，使能量主要分布在可見光上，極少分布在紅外光上，甚至可以使紅外光上的能量為零， Q;kl-upn~8
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3.光學(xué)薄膜應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)施 X|y0pH:S
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我們都知道光照對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要作用，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，很多農(nóng)業(yè)種植不再像過去對天氣和季節(jié)的依賴性那么強，很多水果和蔬菜都是在大棚中種植。為了更好地利用光照，發(fā)明了一種遮陽節(jié)能簾膜，就是利用了光學(xué)薄膜技術(shù)。為了節(jié)約能源�，F(xiàn)在已經(jīng)研制出了新型的遮陽節(jié)能簾膜，在高分子材料上鍍鋁膜，節(jié)能性能和調(diào)節(jié)溫度作用更好，已達(dá)到了國際先進(jìn)水平。 3lgD,_&
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目前，我國的光學(xué)與光電子產(chǎn)業(yè)得到迅猛發(fā)展，在設(shè)備的提升和產(chǎn)業(yè)隊伍的建設(shè)方面取得了不小的進(jìn)步，在制備技術(shù)、膜系設(shè)計、工藝控制、特性測試和應(yīng)用開發(fā)等方面都開展了卓有成效的工作，取得了廣泛的研究成果，同時形成了一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。光學(xué)薄膜技術(shù)是激光技術(shù)、紅外技術(shù)及航天等高科技所需的關(guān)鍵技術(shù)，沒有薄膜技術(shù)和光學(xué)薄膜的發(fā)展，就沒有現(xiàn)代技術(shù)和尖端技術(shù)的發(fā)展。
