光學(xué)薄膜的分類(lèi)

光學(xué)薄膜是由膜的分層介質(zhì)構(gòu)成，通過(guò)界面?zhèn)鞑ス馐囊活?lèi)光學(xué)介質(zhì)材料，它的應(yīng)用始于20世紀(jì)30年代，現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于光學(xué)和光電子技術(shù)領(lǐng)域，制造各種光學(xué)儀器。

傳統(tǒng)光學(xué)薄膜

傳統(tǒng)的光學(xué)薄膜是以光的干涉為基礎(chǔ)。光波是一種電磁波，根據(jù)其波長(zhǎng)的不同可分成紅外線(xiàn)、可見(jiàn)光和紫外線(xiàn)等，當(dāng)光波投射到物體上時(shí)，有一部分在它表面上被反射，其余部分經(jīng)折射進(jìn)入到該物體中，其中有一部分被吸收變?yōu)闊崮?，剩下的部分透射。不同的物質(zhì)對(duì)光有不同的反射、吸收、透射性能，光學(xué)薄膜就是利用材料對(duì)光的這種性能，并根據(jù)實(shí)際需要制造的。

傳統(tǒng)光學(xué)薄膜就是利用材料的這種特性，對(duì)光線(xiàn)產(chǎn)生特異性行為。傳統(tǒng)光學(xué)薄膜有反射膜、增透膜、濾光膜、納米光學(xué)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，當(dāng)兩列波的相位差正好是波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，兩列波是相互加強(qiáng)的，所以薄膜起到增反的效果，這就要求薄膜的厚度正好是所需要增反的光線(xiàn)的半個(gè)波長(zhǎng)整數(shù)倍。常用鍍多層薄膜的方法來(lái)增加反射效果以彌補(bǔ)單層膜發(fā)射效果不佳的缺點(diǎn)。當(dāng)采用多層膜時(shí)，光學(xué)薄膜的厚度也要做相應(yīng)的調(diào)整。

許多光學(xué)系統(tǒng)需要增反膜，甚至要求反射率高達(dá)99.9%。反射膜的用處是多方面的，激光器中反射鏡的表面都鍍有增反膜，以提高其反射率;宇航員的頭盔和面甲，其表面上鍍一層增反膜，以削弱紅外線(xiàn)對(duì)人體的透射。

2、增透膜

增透膜又叫減反膜，在各種光學(xué)器件、平板顯示器、熱反射鏡、太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，在現(xiàn)代光學(xué)薄膜生產(chǎn)中占有十分重要的地位，其生產(chǎn)總量超過(guò)所有其他光學(xué)薄膜。當(dāng)兩列波的相位差正好是半個(gè)波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，兩列波是相互削弱的，所以薄膜起到增透的效果，這就要求薄膜的厚度正好是所需要增反的光線(xiàn)的1/4波長(zhǎng)的奇數(shù)倍。

減反膜在現(xiàn)代光學(xué)薄膜生產(chǎn)中占有十分重要的地位，其生產(chǎn)總量超過(guò)所有其他光學(xué)薄膜。減反膜的研究依賴(lài)于其制備工藝，高質(zhì)量的減反膜有利于其物理的研究和應(yīng)用的發(fā)展。

3、納米光學(xué)薄膜

納米光學(xué)薄膜是解決電磁污染和雷達(dá)隱身的關(guān)鍵因素之一，能提高電子系統(tǒng)的電磁兼容性和隱身裝備的突防能力。目前正在研究覆蓋厘米波、毫米波、紅外、可見(jiàn)光等波段的納米復(fù)合吸波材料。它是將薄膜的厚度做到納米級(jí)得到的，具有一般光學(xué)薄膜所沒(méi)有的特性。

新型光學(xué)薄膜

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)特別是激光技術(shù)和信息光學(xué)的發(fā)展，光學(xué)薄膜不僅用于純光學(xué)器件，在光電器件、光通信器件上也得到廣泛的應(yīng)用。近代信息光學(xué)、光電子技術(shù)及光子技術(shù)的發(fā)展，對(duì)光學(xué)薄膜產(chǎn)品的長(zhǎng)壽命、高可靠性及高強(qiáng)度的要求越來(lái)越高，從而發(fā)展了一系列新型光學(xué)薄膜及其制備技術(shù)，并為解決光學(xué)薄膜產(chǎn)業(yè)化面臨的問(wèn)題提供了全面的解決方案，包括高強(qiáng)度激光器、金剛石及類(lèi)金剛石膜、軟X射線(xiàn)多層膜、太陽(yáng)能選擇性吸收膜和光通信用光學(xué)膜等。

1、高強(qiáng)度激光器

上世紀(jì)80年代中后期，由于高效率、緊湊、長(zhǎng)壽命、穩(wěn)定和全固態(tài)的半導(dǎo)體二極管激光器的出現(xiàn)和發(fā)展，促使固體激光器進(jìn)一步發(fā)展。該激光器在科學(xué)研究、工業(yè)、醫(yī)學(xué)和軍事上有著廣泛的應(yīng)用前景。因它使用了目前在激光中應(yīng)用的各類(lèi)薄膜，也就推動(dòng)了薄膜技術(shù)的發(fā)展。

激光諧振腔用的光學(xué)薄膜，是屬于紫外-紅外波段中某一波長(zhǎng)的涂膜，要求具有高反射率和高效光比以及耐激光損傷特性。

隨著激光技術(shù)的發(fā)展，光學(xué)薄膜的性能會(huì)越來(lái)越高，種類(lèi)會(huì)越來(lái)越多，結(jié)構(gòu)也將越來(lái)越新穎。

2、金剛石及類(lèi)金剛石膜

金剛石膜或類(lèi)金剛石膜是采用等離子體沉淀技術(shù)或離子束工藝制備的一種碳膜，這種碳膜電阻率可達(dá)到1012 cm，折光率可達(dá)到1.9～2.0，在2～20 m間沒(méi)有嚴(yán)重的吸收帶，莫氏硬度可達(dá)8級(jí)。

DLC(類(lèi)金剛石)薄膜作為性能優(yōu)良的紅外光學(xué)材料，不僅可以用作超硬減反膜，而且可以用作各種鍍膜元件高性能保護(hù)膜，它增強(qiáng)了鍍膜元件的抗環(huán)境能力，因此大大拓寬了鍍膜元件的應(yīng)用范圍，在解決一些技術(shù)問(wèn)題之后，便可制作出能滿(mǎn)足各種紅外光學(xué)儀器對(duì)不同環(huán)境要求的光學(xué)鍍膜元件。

3、軟X射線(xiàn)多層膜

X射線(xiàn)分為軟X射線(xiàn)和硬X射線(xiàn)，軟X射線(xiàn)能量低、波長(zhǎng)長(zhǎng)，對(duì)人體危害大且不感光，而硬X射線(xiàn)能量大、波長(zhǎng)短，對(duì)人體危害小、起感光作用。當(dāng)實(shí)現(xiàn)了X射線(xiàn)激光的輸出，使得X射線(xiàn)激光光源的穩(wěn)定性具有可能性，人們開(kāi)始關(guān)注軟X射線(xiàn)激光的應(yīng)用前景，這時(shí)軟X射線(xiàn)多層膜比以往任何時(shí)候都顯得更為關(guān)鍵。

4、光通信用光學(xué)薄膜

在信息技術(shù)發(fā)展的過(guò)程中，推動(dòng)了光電子技術(shù)在各個(gè)方面的發(fā)展，如光纖制造技術(shù)、半導(dǎo)體激光器、光纖放大器、光無(wú)源器件。光學(xué)薄膜技術(shù)在目前光通信中起著重要的作用，在改進(jìn)器件功能，改進(jìn)光連路的耦合效率，功能薄膜器件，如干涉濾光片型WDM(波分復(fù)用)器件在某些系統(tǒng)中起關(guān)鍵性的作用。

隨著光通技術(shù)的發(fā)展，使得目前光學(xué)薄膜正在跳出傳統(tǒng)的范疇，開(kāi)闊了光學(xué)薄膜技術(shù)發(fā)展的前景。光學(xué)薄膜技術(shù)也滲透到許多光通信的無(wú)源器件中，可以預(yù)見(jiàn)，由于它的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，光學(xué)薄膜器件將在光通信中占有更為重要的地位。

傳統(tǒng)光學(xué)薄膜已經(jīng)廣泛的存在于人們的日常生活中，它因其優(yōu)良的性質(zhì)，給人們的生活帶來(lái)了便利。新型光學(xué)薄膜已經(jīng)受到人們的廣泛重視，對(duì)其研究和開(kāi)發(fā)也層出不窮，在各個(gè)方面都將有廣闊的發(fā)展前景，讓它在我們生活的方方面面起到更加重要的作用。