光学薄膜的原理|发展历程

光学薄膜的原理|发展历程

光学薄膜的应用始于20世纪30年代，至今已形成一门独立的技术，广泛应用在天文、军事、医学、科学检测、光显示和光通讯等行业中。光学薄膜能改善系统性能，对光学仪器的质量起着重要或决定性的作用。

光学薄膜的原理

　　光学薄膜是指镀在一些光学器件或其他器件表面上的薄膜，来选择性的吸收某些波长的光，改变某些波长的光的透射性或偏振状态，或者相位来满足人们的需要。改变光的透射性光学薄膜一般由介质或金属分子蒸发而成，对于不同波长的光可以制成不同的厚度，使用这些滤波片要比使用单色光源方便的多。

　　反射、减反射以及光谱调控是光学薄膜的基本功能。利用反射功能，光学薄膜可以将光线按不同的角度折转到空间的各个方向。利用减反射功能，光学薄膜可以将光线在元件表面发生反射时将光的损耗降到Zdi，因而使光学器件和光学系统的功能更加的wan美。利用光谱调控功能，可以将光学系统中的色度进行变换，获得缤纷绚丽的色彩。

光学薄膜的发展历程

　　如果从Fraunhofer利用化学方法制备出减反射层算起，光学薄膜已经有近两百年的历史。但是，光学薄膜真正作为一类光学元件应用于光学系统，应该从20世纪30年代扩散泵应用于真空系统开始。近几十年来，特别是电子计算机广泛应用于光学薄膜的设计和薄膜制备过程以来，光学薄膜元件和技术得到突飞猛进的发展，形成一种欣欣向荣的大好局面。

　　Z早论述光学薄膜性质及其制备技术的专著是Heavens在1955年出版的Optical Properties of Thin Solid Films及Holland在1956年出版的Vacuum Deposition of Thin Films这两本书，20世纪60年代初就有了中译本。在光学薄膜的发展历程中，光学薄膜的专著出版了很多本，比较有代表性的是Maeleod的Thin Film Optical Filters，该书2001年已经有第三版问世，每一版都反映了光学薄膜发展的一个新阶段。

　　国内比较有影响的是唐晋发等1976年出版的《应用薄膜光学》。在此基础上2006年又出版了《现代光学薄膜技术》，不仅充实了薄膜技术的内容，光学薄膜本身的科学内容也有开阔和加深。其他专著如Herman在1996年出版的Optical Diagnostics for Film Processing，Freund等2003年出版的Thin Film Materials Stress Defect Formation and Surface Evolution以及Lakhtakia在2006年出版的Sculptured Thin films Nanoengineered Morphology and Optics等，都在不同方面反映了光学薄膜的进展。

光学薄膜技术相关领域

　　光学薄膜技术涉及多个技术领域，总结光学薄膜相关国家标准和行业标准时，主要关注了以下5个主题方向。

　　1、膜层功能：光学薄膜可实现诸如反射、增透、滤光、分束等不同功能，以满足多样化的设计要求。不同膜层功能需要用不同的技术指标去描述和评判。

　　2、面形偏差：实际光学表面与理想光学表面必然存在一定的偏差，这称为面形偏差。在光学薄膜领域，面形偏差一方面由基片加工水平决定，另一方面也会受到膜层应力的影响而降低或加剧。

　　3、表面疵病：镀膜表面会存在一定的缺陷，如麻点、擦痕等，统称为表面疵病。表面疵病程度会影响光学系统的性能，进而制约着光学薄膜的用途。

　　4、环境适应性：光学薄膜必然工作于一定的环境条件(如：温度、湿度等)，而在该条件下薄膜能否长久稳定工作，体现了光学薄膜环境适应性的强弱。环境适应性是评判光学薄膜的一项重要因素，需要用一定的环境试验来检验。

　　5、产品应用：光学薄膜Z终会形成产品(光学元件)，安装在仪器中以满足一定的使用要求。一种应用类型的光学薄膜产品中可能涉及多个功能的膜层。

　　随着光学薄膜的不断发展和进步，应用的领域也在逐渐增多，虽然在某些方面还需要进一步提高的方面，但是根据目前的发展势头来看，不久之后都会一一解决。在现在的研究中，不仅没有将原有的光学薄膜放弃，并通过进一步研究使其逐渐适应发展，并且研究新型的光学薄膜，将其利用到新型设备中，不断满足与之有关的学科的进步。而且要将光学薄膜保护环境方面的性能开发出来，在不断发展的同时将可持续发展观贯彻到底。