长春理工大学：《薄膜光学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第四讲 复习——对于多层膜

薄膜光壘—基础理论 复习:对于多层膜 cOs d i sin d in sin d COs d n+1 2n d cos e 其中: 7=N,cosO对于T波(s-波) 对于TM波(p-波 CoS N sin SIn 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 r r r r r r r r r r r r n n r r r r r r r N N p N N TE s N d i i B C                  sin sin cos cos 2 cos 1 sin cos sin cos 0 0 1 1 = = − = − =                        =      = +  对 于 波 （ 波 ） 对 于 波 （ 波 ） 其中： TM 复习：对于多层膜

膜光学—一基础理论 反射率 R nob-c( noB-C noB+C B+C 4: n+1770 透射率 (oB+C(nB+c) A=1-R-T R)1 吸收率 RelOC 反射相移=rcg ∫in(cB-BC) In2BB'-cCe 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 ( )( )  + + + = B C B C T n 0 0 4 1 0     ( ) ( )       = − − = − −  + BC A R T R n Re 1 1 1  1          + −         + − = B C B C B C B C R 0 0 0 0     反射率 透射率 吸收率 ( )       − − =     BB CC i CB BC arctg 2 0 0   反射相移 

A面 B面 该玻璃透过率20%,A面反射率20%,吸收60% B面反射率70%,吸收10%

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 膜系的透射定理 膜系的透射定理: 薄膜的透射率与光线的入射方向无 关，所以不可能用薄膜的办法制作单向透光的元件， 而反射率、吸收率可是不同的

薄膜光壘—基础理论 本此课的主要内容 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 本此课的主要内容 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

当光线倾斜入射到薄膜上的情况 考虑薄膜的特征矩阵以及其中的参数: CoS B r=l Lin, sin S. cosS 其中:δ 2n d cos e m=N,cosO对于T波(s-波) 对于TM波(p-波) CoS N sin b=x sin e 入射角的变化将影响等效导纳和膜层的光学厚度 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 当光线倾斜入射到薄膜上的情况 r r r r r r r r r r r r n n r r r r r r r N N p N N TE s N d i i B C                 sin sin cos cos 2 cos 1 sin cos sin cos 0 0 1 1 = = − = − =                        =      = +  对 于 波 （ 波 ） 对 于 波 （ 波 ） 其中： TM 考虑薄膜的特征矩阵以及其中的参数： 入射角的变化将影响等效导纳和膜层的光学厚度

对膜层光学厚度的影响导致波长漂移 自然光45度入射到11层反射膜波长漂移情况 100 80 60 40 20 400 450 500 550 600 650 700 Wavelength(nm 中国科学院长春光学精密机橄与物理硏究所♂

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 0 2 0 4 0 6 0 8 0 100 400 450 500 550 600 650 700 自然光45度入射到11层反射膜波长漂移情况 % Transmittance Wavelength (nm) 对膜层光学厚度的影响导致波长漂移

当光线倾斜入射到薄膜上的情况 由于对P光和S光等效导纳的影响不一致,导致倾斜入射偏振分离 11层反射膜45度入射的偏振分离情况 100 80 60 40 20 400 450 500 550 600 650 700 Wavelength(nm) 中国科学院长春光学精密机橄与物理硏究所♂

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 当光线倾斜入射到薄膜上的情况 由于对P光和S光等效导纳的影响不一致，导致倾斜入射偏振分离 0 2 0 4 0 6 0 8 0 100 400 450 500 550 600 650 700 11层反射膜45度入射的偏振分离情况 % Transmittance Wavelength (nm)

薄膜光壘—基础理论 对膜层光学厚度的影响导致波长漂移 自然光以0、30、45度入射到19层滤光片波长漂移情况 100 80 60 40 20 400 450 500 550 600 650 700 Wavelength(nm)

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 0 2 0 4 0 6 0 8 0 100 400 450 500 550 600 650 700 自然光以0、30、45度入射到19层滤光片波长漂移情况 % Transmittance Wavelength (nm) 对膜层光学厚度的影响导致波长漂移

考虑到基片背面反射的情况 入射光 在厚基片下,考虑 多层膜系 T 到背面的反射: R R=R++TtrIt 1+rr +R-R b R=R++ TaRTa Ra+RA(TaTa -RaRa) 1-R R b 1-R,R b 如果没有吸收R R+r-2R R b 1-R R b 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 考虑到基片背面反射的情况 在厚基片下，考虑 到背面的反射：  ( )  a b a b a b a b a b a a a a a b a b a a a a b a a b a b R R R R R R R R R R R T T R R R R T R T R R R R T R T R R R R − + − = − + − = − = + = + + + + − + + + + − − + + − − + + + − − − + − + 1 2 1 ( ) 1 1 2 如果没有吸收 

考虑到基片背面反射的情况 同理:对于透射率 =77+72R[++(尾)+ TT RaRb 对于红外高折射率材料Si、Ge等尤其要考虑基片 中多次反射的非相干叠加 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  ( )  a b a b a b a b b a a b a b R R T T T T T T T T R R R R R R − = = + + + + + + + + + − − + − + 1 1 2  同理：对于透射率 对于红外高折射率材料Si、Ge等尤其要考虑基片 中多次反射的非相干叠加 考虑到基片背面反射的情况