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光學增透膜介紹

更新日期:2007-08-16  作者:  來源:光學精密機械網(ChinaOptic.Com.Cn)收集整理

一、增透膜介紹

用于玻璃和塑料基底上的增透膜
在眾多的光學系統中,一個相當重要的組成部分是鏡片上能降低反射的鍍膜。在很多應用領域中,增透膜是不可缺少的,否則,無法達到應用的要求。

就拿一個由18塊透鏡組成的35mm的自動變焦的照相機來說,假定每個玻璃和空氣的界面有4%的反射,沒有增透的鏡頭光透過率為27%,鍍有一層膜(剩余的反射為1.3%)的鏡頭光透過率為66%,鍍多層膜(剩余的反射為0.5%)的為85%。

在這篇文章中,列舉了一些簡單的增透膜和使用的材料。值得注意的是由于玻璃可以被高溫加熱,而塑料不能,因此,對玻璃和塑料必須選用不同的膜料和膜層設計

用于玻璃基底的增透膜

經典的單層增透膜由一薄層MgF2構成,MgF2在510nm時的折射率為n=1.38,需要的膜厚為d=92nm。因此,在510nm波長時膜層有一個光學密度(厚度)n*d為1/4的波長。鍍在加熱到250-300°C的玻璃基底上的MgF2,不但牢固,穩定,并且相當方便,經濟,直接使用蒸發船便可。
想得到更低的反射率,最簡單的方法是鍍一層CeF3和一層MgF2(各為1/4的光學厚度),可用蒸發船。圖1是單層和2層膜的反射曲線。2層膜的優點是在可見光范圍的中段有更低的反射率,缺點在于在紅,藍端的反射率上升過快。

由于2層膜的效果不理想,為了達到理想的效果,必須使用3層或多層膜。

經典的3層膜由一層1/4光學厚度的中折射率物質(1.6-1.7),一層1/2光學厚度的高折射率物質
(2.0-2.2)和一層1/4光學厚度的低折射率物質組成。最常用的是Al2O3,ZrO2和MgF2。圖1顯示
在整個光學敏感段(410-680nm)的反射率低于0.5%。 字串4

3層增透膜的膜料選擇

膜料對膜層效果有決定性的影響。除了理想的折射率,每次鍍膜時穩定的折射率,均勻的膜層,低吸收性,牢固性,穩定性也非常重要。 字串5

MgF2是最常用的第三層低折射率物質。但是,由于塑料不能被高溫加熱,用MgF2會使膜層變軟和不穩定,此時,SiO2是最佳的選擇。

Al2O3是最常用的第一層中折射率物質。它的膜層從紅外到紫外線有相當高的透過率,十分牢固,穩定,并且每次鍍膜時有穩定的折射率。 字串3

ZrO2通常被用作第二層高折射率物質。它的優點是從250到7000nm有寬廣的透過率,并且,膜層牢固,穩定。但是,每次鍍膜時呈現不同的折射率,也就是折射率會隨著膜厚的增加而降低,這種現象可能和它的特殊晶體結構有關。圖2顯示了在五個單獨的膜層中ZrO2不同的折射率。我們可以看到和和同次性的膜料相比,折射率有急劇的上升,特別是在中段。ZrO2的另一個缺點是在蒸發是它只是部分的溶解,因此,很難得到均勻的膜厚。

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