光学镀膜工艺的概述

光学镀膜定义

镀膜是用物理或化学的方法在材料表面镀上一层透明的电解质膜,或镀一层金属膜,目的是改变材料表面的反射和透射特性。

在可见光和红外线波段范围内,大多数金属的反射率都可达到78%~98%,但不可高于98%。无论是对于CO2激光,采用铜、钼、硅、锗等来制作反射镜,采用锗、砷化镓、硒化锌作为输出窗口和透射光学元件材料,还是对于YAG激光采用普通光学玻璃作为反射镜、输出镜和透射光学元件材料,都不能达到全反射镜的99%以上要求。不同应用时输出镜有不同透过率的要求,因此必须采用光学镀膜方法。

对于CO2激光灯中红外线波段,常用的镀膜材料有氟化钇、氟化镨、锗等;对于YAG激光灯近红外波段或可见光波段,常用的镀膜材料有硫化锌、氟化镁、二氧化钛、氧化锆等。除了高反膜、增透膜之外,还可以镀对某波长增反射、对另一波长增透射的特殊膜,如激光倍频技术中的分光膜。

概述

镀膜是用物理或化学的方法在材料表面镀上一层透明的电解质膜,或镀一层金属膜,目的是改变材料表面的反射和透射特性。

在可见光和红外线波段范围内,大多数金属的反射率都可达到78%~98%,但不可高于98%。无论是对于CO2激光,采用铜、钼、硅、锗等来制作反射镜,采用锗、砷化镓、硒化锌作为输出窗口和透射光学元件材料,还是对于YAG激光采用普通光学玻璃作为反射镜、输出镜和透射光学元件材料,都不能达到全反射镜的99%以上要求。不同应用时输出镜有不同透过率的要求,因此必须采用光学镀膜方法。

对于CO2激光灯中红外线波段,常用的镀膜材料有氟化钇、氟化镨、锗等;对于YAG激光灯近红外波段或可见光波段,常用的镀膜材料有硫化锌、氟化镁、二氧化钛、氧化锆等。除了高反膜、增透膜之外,还可以镀对某波长增反射、对另一波长增透射的特殊膜,如激光倍频技术中的分光膜等。

影响一面平面透镜的透光度有许多成因。镜面的粗糙度会造成入射光的漫射,降低镜片的透光率。此外材质的吸旋光性,也会造成某些入射光源的其中部分频率消散的特别严重。例如会吸收红色光的材质看起来就呈现绿色。不过这些加工不良的因素都可以尽可能地去除。

很可惜的是大自然里本来就存在的缺陷。当入射光穿过不同的介质时,就一定会发生反射与折射的问题。若是我们垂直入射材质的话,我们可以定义出反射率与穿透率。

一片完美且无镀膜玻璃的透光度应该有多少?

既然无镀膜的玻璃透光度不好,那加上几层镀膜后,透光率应该更差才是?

镀膜的折射率

其实这两个问题是一致的。只要能了解第一个问题,其它的自然就迎刃而解了。

光学镀膜机

根据电磁学的基本理论里,提到对于不同介质的透射与反射。

若是由介质 n1垂直入射至 n2

反射率=[ (n2 -n1) / (n1+n2) ]^2

穿透率=4n1n2 / (n1+n2)^2

范例讲解

若是空气的折射率是 1.0 ,镀膜的折射率nc (例如:1.5) ,玻璃的折射率n (例如:1.8)(1)由空气直接进入玻璃

光学镀膜机

穿透率= 4×1.0×1.8 / ( 1+1.8 )2=91.84%

(2)由空气进入镀膜后再进入玻璃

穿透率=[ 4×1.0×1.5 / ( 1+1.5 )2] × [ 4×1.5×1.8 / ( 1.5+1.8 )2]=95.2%

可见有镀膜的玻璃会增加透光度。此外由此公式,我们可以计算光线穿透镜片的两面,发现即使一片完美的透镜(折射率1.8),其透光度约为85%左右。若加上一层镀膜(折射率1.5),则透光度可达91%。可见光学镀膜的重要性。

光学镀膜

镀膜是用物理或化学的方法在材料表面镀上一层透明的电解质膜,或镀一层金属膜,目的是改变材料表面的反射和透射特性。

在可见光和红外线波段范围内,大多数金属的反射率都可达到78%~98%,但不可高于98%。无论是对于CO2激光,采用铜、钼、硅、锗等来制作反射镜,采用锗、砷化镓、硒化锌作为输出窗口和透射光学元件材料,还是对于YAG激光采用普通光学玻璃作为反射镜、输出镜和透射光学元件材料,都不能达到全反射镜的99%以上要求。不同应用时输出镜有不同透过率的要求,因此必须采用光学镀膜方法。

对于CO2激光灯中红外线波段,常用的镀膜材料有氟化钇、氟化镨、锗等;对于YAG激光灯近红外波段或可见光波段,常用的镀膜材料有硫化锌、氟化镁、二氧化钛、氧化锆等。除了高反膜、增透膜之外,还可以镀对某波长增反射、对另一波长增透射的特殊膜,如激光倍频技术中的分光膜等。

镀膜是用物理或化学的方法在材料表面镀上一层透明的电解质膜,或镀一层金属膜,目的是改变材料表面的反射和透射特性。

在可见光和红外线波段范围内,大多数金属的反射率都可达到78%~98%,但不可高于98%。无论是对于CO2激光,采用铜、钼、硅、锗等来制作反射镜,采用锗、砷化镓、硒化锌作为输出窗口和透射光学元件材料,还是对于YAG激光采用普通光学玻璃作为反射镜、输出镜和透射光学元件材料,都不能达到全反射镜的99%以上要求。不同应用时输出镜有不同透过率的要求,因此必须采用光学镀膜方法。

对于CO2激光灯中红外线波段,常用的镀膜材料有氟化钇、氟化镨、锗等;对于YAG激光灯近红外波段或可见光波段,常用的镀膜材料有硫化锌、氟化镁、二氧化钛、氧化锆等。除了高反膜、增透膜之外,还可以镀对某波长增反射、对另一波长增透射的特殊膜,如激光倍频技术中的分光膜等。

简介

影响一面平面透镜的透光度有许多成因。镜面的粗糙度会造成入射光的漫射,降低镜片的透光率。此外材质的吸旋光性,也会造成某些入射光源的其中部分频率消散的特别严重。例如会吸收红色光的材质看起来就呈现绿色。不过这些加工不良的因素都可以尽可能地去除。

很可惜的是大自然里本来就存在的缺陷。当入射光穿过不同的介质时,就一定会发生反射与折射的问题。若是我们垂直入射材质的话,我们可以定义出反射率与穿透率。

镀膜的折射率

其实这两个问题是一致的。只要能了解第一个问题,其它的自然就迎刃而解了。

根据电磁学的基本理论里,提到对于不同介质的透射与反射。

若是由介质 n1垂直入射至 n2

反射率=[ (n2 -n1) / (n1+n2) ]^2

穿透率=4n1n2 / (n1+n2)^2

穿透率= 4×1.0×1.8 / ( 1+1.8 )2=91.84%

(2)由空气进入镀膜后再进入玻璃

穿透率=[ 4×1.0×1.5 / ( 1+1.5 )2] × [ 4×1.5×1.8 / ( 1.5+1.8 )2]=95.2%

可见有镀膜的玻璃会增加透光度。此外由此公式,我们可以计算光线穿透镜片的两面,发现即使一片完美的透镜(折射率1.8),其透光度约为85%左右。若加上一层镀膜(折射率1.5),则透光度可达91%。可见光学镀膜的重要性。


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