光學鍍膜工藝的概述

光學鍍膜定義

鍍膜是用物理或化學的方法在材料表面鍍上一層透明的電解質膜,或鍍一層金屬膜,目的是改變材料表面的反射和透射特性。

在可見光和紅外線波段範圍內,大多數金屬的反射率都可達到78%~98%,但不可高於98%。無論是對於CO2激光,採用銅、鉬、硅、鍺等來製作反射鏡,採用鍺、砷化鎵、硒化鋅作為輸出窗口和透射光學元件材料,還是對於YAG激光采用普通光學玻璃作為反射鏡、輸出鏡和透射光學元件材料,都不能達到全反射鏡的99%以上要求。不同應用時輸出鏡有不同透過率的要求,因此必須採用光學鍍膜方法。

對於CO2激光燈中紅外線波段,常用的鍍膜材料有氟化釔、氟化鐠、鍺等;對於YAG激光燈近紅外波段或可見光波段,常用的鍍膜材料有硫化鋅、氟化鎂、二氧化鈦、氧化鋯等。除了高反膜、增透膜之外,還可以鍍對某波長增反射、對另一波長增透射的特殊膜,如激光倍頻技術中的分光膜。

概述

鍍膜是用物理或化學的方法在材料表面鍍上一層透明的電解質膜,或鍍一層金屬膜,目的是改變材料表面的反射和透射特性。

在可見光和紅外線波段範圍內,大多數金屬的反射率都可達到78%~98%,但不可高於98%。無論是對於CO2激光,採用銅、鉬、硅、鍺等來製作反射鏡,採用鍺、砷化鎵、硒化鋅作為輸出窗口和透射光學元件材料,還是對於YAG激光采用普通光學玻璃作為反射鏡、輸出鏡和透射光學元件材料,都不能達到全反射鏡的99%以上要求。不同應用時輸出鏡有不同透過率的要求,因此必須採用光學鍍膜方法。

對於CO2激光燈中紅外線波段,常用的鍍膜材料有氟化釔、氟化鐠、鍺等;對於YAG激光燈近紅外波段或可見光波段,常用的鍍膜材料有硫化鋅、氟化鎂、二氧化鈦、氧化鋯等。除了高反膜、增透膜之外,還可以鍍對某波長增反射、對另一波長增透射的特殊膜,如激光倍頻技術中的分光膜等。

影響一面平面透鏡的透光度有許多成因。鏡面的粗糙度會造成入射光的漫射,降低鏡片的透光率。此外材質的吸旋光性,也會造成某些入射光源的其中部分頻率消散的特別嚴重。例如會吸收紅色光的材質看起來就呈現綠色。不過這些加工不良的因素都可以儘可能地去除。

很可惜的是大自然裡本來就存在的缺陷。當入射光穿過不同的介質時,就一定會發生反射與折射的問題。若是我們垂直入射材質的話,我們可以定義出反射率與穿透率。

一片完美且無鍍膜玻璃的透光度應該有多少?

既然無鍍膜的玻璃透光度不好,那加上幾層鍍膜後,透光率應該更差才是?

鍍膜的折射率

其實這兩個問題是一致的。只要能瞭解第一個問題,其它的自然就迎刃而解了。

光學鍍膜機

根據電磁學的基本理論裡,提到對於不同介質的透射與反射。

若是由介質 n1垂直入射至 n2

反射率=[ (n2 -n1) / (n1+n2) ]^2

穿透率=4n1n2 / (n1+n2)^2

範例講解

若是空氣的折射率是 1.0 ,鍍膜的折射率nc (例如:1.5) ,玻璃的折射率n (例如:1.8)(1)由空氣直接進入玻璃

光學鍍膜機

穿透率= 4×1.0×1.8 / ( 1+1.8 )2=91.84%

(2)由空氣進入鍍膜後再進入玻璃

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

可見有鍍膜的玻璃會增加透光度。此外由此公式,我們可以計算光線穿透鏡片的兩面,發現即使一片完美的透鏡(折射率1.8),其透光度約為85%左右。若加上一層鍍膜(折射率1.5),則透光度可達91%。可見光學鍍膜的重要性。

光學鍍膜

鍍膜是用物理或化學的方法在材料表面鍍上一層透明的電解質膜,或鍍一層金屬膜,目的是改變材料表面的反射和透射特性。

在可見光和紅外線波段範圍內,大多數金屬的反射率都可達到78%~98%,但不可高於98%。無論是對於CO2激光,採用銅、鉬、硅、鍺等來製作反射鏡,採用鍺、砷化鎵、硒化鋅作為輸出窗口和透射光學元件材料,還是對於YAG激光采用普通光學玻璃作為反射鏡、輸出鏡和透射光學元件材料,都不能達到全反射鏡的99%以上要求。不同應用時輸出鏡有不同透過率的要求,因此必須採用光學鍍膜方法。

對於CO2激光燈中紅外線波段,常用的鍍膜材料有氟化釔、氟化鐠、鍺等;對於YAG激光燈近紅外波段或可見光波段,常用的鍍膜材料有硫化鋅、氟化鎂、二氧化鈦、氧化鋯等。除了高反膜、增透膜之外,還可以鍍對某波長增反射、對另一波長增透射的特殊膜,如激光倍頻技術中的分光膜等。

鍍膜是用物理或化學的方法在材料表面鍍上一層透明的電解質膜,或鍍一層金屬膜,目的是改變材料表面的反射和透射特性。

在可見光和紅外線波段範圍內,大多數金屬的反射率都可達到78%~98%,但不可高於98%。無論是對於CO2激光,採用銅、鉬、硅、鍺等來製作反射鏡,採用鍺、砷化鎵、硒化鋅作為輸出窗口和透射光學元件材料,還是對於YAG激光采用普通光學玻璃作為反射鏡、輸出鏡和透射光學元件材料,都不能達到全反射鏡的99%以上要求。不同應用時輸出鏡有不同透過率的要求,因此必須採用光學鍍膜方法。

對於CO2激光燈中紅外線波段,常用的鍍膜材料有氟化釔、氟化鐠、鍺等;對於YAG激光燈近紅外波段或可見光波段,常用的鍍膜材料有硫化鋅、氟化鎂、二氧化鈦、氧化鋯等。除了高反膜、增透膜之外,還可以鍍對某波長增反射、對另一波長增透射的特殊膜,如激光倍頻技術中的分光膜等。

簡介

影響一面平面透鏡的透光度有許多成因。鏡面的粗糙度會造成入射光的漫射,降低鏡片的透光率。此外材質的吸旋光性,也會造成某些入射光源的其中部分頻率消散的特別嚴重。例如會吸收紅色光的材質看起來就呈現綠色。不過這些加工不良的因素都可以儘可能地去除。

很可惜的是大自然裡本來就存在的缺陷。當入射光穿過不同的介質時,就一定會發生反射與折射的問題。若是我們垂直入射材質的話,我們可以定義出反射率與穿透率。

鍍膜的折射率

其實這兩個問題是一致的。只要能瞭解第一個問題,其它的自然就迎刃而解了。

根據電磁學的基本理論裡,提到對於不同介質的透射與反射。

若是由介質 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)由空氣進入鍍膜後再進入玻璃

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

可見有鍍膜的玻璃會增加透光度。此外由此公式,我們可以計算光線穿透鏡片的兩面,發現即使一片完美的透鏡(折射率1.8),其透光度約為85%左右。若加上一層鍍膜(折射率1.5),則透光度可達91%。可見光學鍍膜的重要性。


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