光学薄膜的分类

光学薄膜的分类

光学薄膜是由膜的分层介质构成，通过界面传播光束的一类光学介质材料，它的应用始于20世纪30年代，现在已广泛应用于光学和光电子技术领域，制造各种光学仪器。

传统光学薄膜

　　传统的光学薄膜是以光的干涉为基础。光波是一种电磁波，根据其波长的不同可分成红外线、可见光和紫外线等，当光波投射到物体上时，有一部分在它表面上被反射，其余部分经折射进入到该物体中，其中有一部分被吸收变为热能，剩下的部分透射。不同的物质对光有不同的反射、吸收、透射性能，光学薄膜就是利用材料对光的这种性能，并根据实际需要制造的。

　　传统光学薄膜就是利用材料的这种特性，对光线产生特异性行为。传统光学薄膜有反射膜、增透膜、滤光膜、纳米光学薄膜、偏振膜、分光膜、和位相膜等。

　　1、反射膜

　　反射膜又叫增反膜，当两列波的相位差正好是波长的整数倍时，两列波是相互加强的，所以薄膜起到增反的效果，这就要求薄膜的厚度正好是所需要增反的光线的半个波长整数倍。常用镀多层薄膜的方法来增加反射效果以弥补单层膜发射效果不佳的缺点。当采用多层膜时，光学薄膜的厚度也要做相应的调整。

　　许多光学系统需要增反膜，甚至要求反射率高达99.9%。反射膜的用处是多方面的，激光器中反射镜的表面都镀有增反膜，以提高其反射率;宇航员的头盔和面甲，其表面上镀一层增反膜，以削弱红外线对人体的透射。

　　2、增透膜

　　增透膜又叫减反膜，在各种光学器件、平板显示器、热反射镜、太阳能电池等领域应用非常广泛，在现代光学薄膜生产中占有十分重要的地位，其生产总量*其他光学薄膜。当两列波的相位差正好是半个波长的奇数倍时，两列波是相互削弱的，所以薄膜起到增透的效果，这就要求薄膜的厚度正好是所需要增反的光线的1/4波长的奇数倍。

　　减反膜在现代光学薄膜生产中占有十分重要的地位，其生产总量*其他光学薄膜。减反膜的研究依赖于其制备工艺，高质量的减反膜有利于其物理的研究和应用的发展。

　　3、纳米光学薄膜

　　纳米光学薄膜是解决电磁污染和雷达隐身的关键因素之一，能提高电子系统的电磁兼容性和隐身装备的突防能力。目前正在研究覆盖厘米波、毫米波、红外、可见光等波段的纳米复合吸波材料。它是将薄膜的厚度做到纳米级得到的，具有一般光学薄膜所没有的特性。

新型光学薄膜

　　现代科学技术特别是激光技术和信息光学的发展，光学薄膜不仅用于纯光学器件，在光电器件、光通信器件上也得到广泛的应用。近代信息光学、光电子技术及光子技术的发展，对光学薄膜产品的长寿命、高可靠性及高强度的要求越来越高，从而发展了一系列新型光学薄膜及其制备技术，并为解决光学薄膜产业化面临的问题提供了全面的解决方案，包括高强度激光器、金刚石及类金刚石膜、软X射线多层膜、太阳能选择性吸收膜和光通信用光学膜等。

　　1、高强度激光器

　　上世纪80年代中后期，由于高效率、紧凑、长寿命、稳定和全固态的半导体二极管激光器的出现和发展，促使固体激光器进一步发展。该激光器在科学研究、工业、医学和军事上有着广泛的应用前景。因它使用了目前在激光中应用的各类薄膜，也就推动了薄膜技术的发展。

　　激光谐振腔用的光学薄膜，是属于紫外-红外波段中某一波长的涂膜，要求具有高反射率和高效光比以及耐激光损伤特性。

　　随着激光技术的发展，光学薄膜的性能会越来越高，种类会越来越多，结构也将越来越新颖。

　　2、金刚石及类金刚石膜

　　金刚石膜或类金刚石膜是采用等离子体沉淀技术或离子束工艺制备的一种碳膜，这种碳膜电阻率可达到1012Ω·cm，折光率可达到1.9～2.0，在2～20μm间没有严重的吸收带，莫氏硬度可达8级。

　　DLC(类金刚石)薄膜作为性能优良的红外光学材料，不仅可以用作超硬减反膜，而且可以用作各种镀膜元件高性能保护膜，它增强了镀膜元件的抗环境能力，因此大大拓宽了镀膜元件的应用范围，在解决一些技术问题之后，便可制作出能满足各种红外光学仪器对不同环境要求的光学镀膜元件。

　　3、软X射线多层膜

　　X射线分为软X射线和硬X射线，软X射线能量低、波长长，对人体危害大且不感光，而硬X射线能量大、波长短，对人体危害小、起感光作用。当实现了X射线激光的输出，使得X射线激光光源的稳定性具有可能性，人们开始关注软X射线激光的应用前景，这时软X射线多层膜比以往任何时候都显得更为关键。

　　4、光通信用光学薄膜

　　在信息技术发展的过程中，推动了光电子技术在各个方面的发展，如光纤制造技术、半导体激光器、光纤放大器、光无源器件。光学薄膜技术在目前光通信中起着重要的作用，在改进器件功能，改进光连路的耦合效率，功能薄膜器件，如干涉滤光片型WDM(波分复用)器件在某些系统中起关键性的作用。

　　随着光通技术的发展，使得目前光学薄膜正在跳出传统的范畴，开阔了光学薄膜技术发展的前景。光学薄膜技术也渗透到许多光通信的无源器件中，可以预见，由于它的*优势，光学薄膜器件将在光通信中占有更为重要的地位。

　　传统光学薄膜已经广泛的存在于人们的日常生活中，它因其优良的性质，给人们的生活带来了便利。新型光学薄膜已经受到人们的广泛重视，对其研究和开发也层出不穷，在各个方面都将有广阔的发展前景，让它在我们生活的方方面面起到更加重要的作用。