薄膜光壘—基础理论 前一次课的主要内容 瞾光学薄膜在倾斜入射时的表现 考虑到基片背面反射时的情况 四对称膜系的等效折射率 矢量法 麦克劳德纳图解法简介 瞾用麦克劳德纳图解法解释单、双层增透膜 画料学院着光学机兼与物研死群
薄 膜 光 学——基础理论 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 前一次课的主要内容 光学薄膜在倾斜入射时的表现 考虑到基片背面反射时的情况 对称膜系的等效折射率 矢量法 麦克劳德纳图解法简介 用麦克劳德纳图解法解释单、双层增透膜
簿膜光学典型膜系」 典型膜系介绍 增透膜 分光膜 反射膜 滤光片 ◆特殊膜系 中国科学院长春光学精密机橄与物理研究所
薄 膜 光 学——典型膜系 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 典型膜系介绍 ❖增透膜 ❖分光膜 ❖反射膜 ❖滤光片 ❖特殊膜系
簿膜光学典型膜系 增透膜(减反射膜) 我们都知道当光线从折射率为n0的介质射入折射率为n 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: R 透射率T=1-R 几+n ◆透过率损失,像的亮度降低,影响作用距离等 今杂光影响,像的反衬度降低; 中国科学院长春光学精密机橄与物理研究所♂
薄 膜 光 学——典型膜系 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一. 增透膜（减反射膜） 我们都知道当光线从折射率为n0的介质射入折射率为n1 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： T R n n n n R = − + − = 1 2 0 1 0 1 透射率 ❖透过率损失，像的亮度降低，影响作用距离等； ❖杂光影响，像的反衬度降低；
簿膜光学典型膜系」 减反射膜(增透膜) 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,并且对于薄膜往 往有激光阈值的要求。此外,宽带增透膜可以提髙象质 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。设计 减反膜并没有完整的系统的方法,简捷的途径是用矢量 法,并通过试行法得到较满意的结构,然后进行数值计 算作精确校核,以消除矢量法所固有的近似影响。 中国科学院长春光学精密机橄与物理研究所♂
薄 膜 光 学——典型膜系 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 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，并且对于薄膜往 往有激光阈值的要求。此外，宽带增透膜可以提高象质 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。 设计 减反膜并没有完整的系统的方法，简捷的途径是用矢量 法，并通过试行法得到较满意的结构，然后进行数值计 算作精确校核，以消除矢量法所固有的近似影响。 一.减反射膜（增透膜）
N夹论 矢量法 对于层数较少的减反射膜可以用矢量法作近似计算和设 计,这种方法有两个前提: 膜层没有吸收; 在确定多层膜的特性时只考虑入射波在每 个界面的单次反射; 中国科学院长春光学精密机橄与物理研究所♂
薄 膜 光 学——基础理论 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 矢量法 对于层数较少的减反射膜可以用矢量法作近似计算和设 计，这种方法有两个前提： ❖膜层没有吸收； ❖在确定多层膜的特性时只考虑入射波在每 个界面的单次反射；
薄膜光壘—基础理论 矢量法 为了避免在作矢量图时方向混乱,我们可以规定: 1.矢量的模r1,r2,r3,r4.,正值为指向坐标原点负 值为离开原点 2.矢量之间的夹角仅决定于膜层的光学厚度和 的波长(即决定于膜层的位相厚度)按逆时针方向旋转。 面上的位相跃变已经包含在振幅反射系数的符号中,不 另作考虑。 画料学院着光学机兼与物研死群
薄 膜 光 学——基础理论 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 矢量法 为了避免在作矢量图时方向混乱，我们可以规定： 1． 矢量的模r1, r2, r3, r4…，正值为指向坐标原点负 值为离开原点． 2． 矢量之间的夹角仅决定于膜层的光学厚度和所考察 的波长(即决定于膜层的位相厚度)按逆时针方向旋转。界 面上的位相跃变已经包含在振幅反射系数的符号中，不必 另作考虑
簿膜光学典型膜系」 1.1单层增透膜 单层增透膜是减少界面反射的最 Tae-aidn 简单途径,如右图用矢量法分析: 71 0 5 n tn n,+n 从矢量图上可以看到,合振幅矢量r随着r1和2之间的 夹角2δ而变化合矢量端点的轨迹为一园周。当膜层 的光学厚度为某一波长的四分之一时,则两个矢量的 方向完全相反。 中国科学院长春光学精密机橄与物理研究所♂
薄 膜 光 学——典型膜系 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 1.1 单层增透膜 单层增透膜是减少界面反射的最 简单途径，如右图用矢量法分析： 1 2 1 2 2 0 1 0 1 1 , n n n n r n n n n r + − = + − = 从矢量图上可以看到，合振幅矢量r随着r1和2之间的 夹角2δ而变化合矢量端点的轨迹为一园周。 当膜层 的光学厚度为某一波长的四分之一时，则两个矢量的 方向完全相反
簿膜光学典型膜系」 1.1单层增透膜 矢量法用来分析单层薄膜情况: 281 可见当厚度为某一波长1/4,并且r1=r2时剩余反射为零 =2即" 70+n1n1+n2 中国科学院长春光学精密机橄与物理研究所♂
薄 膜 光 学——典型膜系 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 1.1 单层增透膜 1 0 2 1 2 1 2 0 1 0 1 1 2 n n n n n n n n n n n r r = + − = + − = 即 则 矢量法用来分析单层薄膜情况： 可见当厚度为某一波长1/4，并且r1=r2时剩余反射为零：
簿膜光学典型膜系」 1.1单层增透膜 运用矩阵法分析1/4波长厚度时的情况 cos d sin d B Z77 SIn CoS 其中:1 2ma1=2 B R +y 2+ 中国科学院长春光学精密机橄与物理研究所♂
薄 膜 光 学——典型膜系 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 1.1 单层增透膜 2 2 2 1 0 2 2 1 0 2 0 0 2 2 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 2 2 1 sin cos sin cos + − = + − = = = = = = n n n n n n n Y n Y R n n B C Y n d i i B C 其中： 运用矩阵法分析1/4波长厚度时的情况：
簿膜光学典型膜系」 1.1单层增透膜 MgF2镀在不同折射率基底上的剩余反射情况 5 基片反射 4 3 1.52 n=1.65 n=1.8 400 450 500 550 600 700 Wavelength(nm) 中国科学院长春光学精密机橄与物理研究所
薄 膜 光 学——典型膜系 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 1.1 单层增透膜