光學薄膜膜系設計2-1ppt課件

1、第三章 光學薄膜膜系設計1、減反射薄膜的設計 光學元件外表反射呵斥的問題光學元件外表反射呵斥的問題 光能量損失，使像的亮度降低；光能量損失，使像的亮度降低； 雜散光呵斥像的襯度降低，分辨率下降。雜散光呵斥像的襯度降低，分辨率下降。第三章 光學薄膜膜系設計 1、減反射薄膜的設計、減反射薄膜的設計 2、高反膜的設計、高反膜的設計 3、中心分束膜的設計、中心分束膜的設計 4、截至濾光片的設計、截至濾光片的設計 5、帶通濾光片的設計、帶通濾光片的設計 6、偏振薄膜、偏振薄膜1、減反射薄膜的設計 1.1 單層減反射薄膜的設計單層減反射薄膜的設計 1.2 雙層減反射薄膜的設計雙層減反射薄膜的設計 1.3

2、多層減反射薄膜的設計多層減反射薄膜的設計 1.4 高折射率基地上減反膜設計高折射率基地上減反膜設計 1.5 防眩光吸收膜防眩光吸收膜1.1 單層減反射薄膜的設計單層減反射薄膜的設計 規(guī)整膜系：各層薄膜的光學厚度為設計波規(guī)整膜系：各層薄膜的光學厚度為設計波長的四分之一。長的四分之一。 設計波長參考波長、中心波長設計波長參考波長、中心波長 膜系：膜系：G/HLM/A， G代表基底代表基底 HL、M代表高低、中折射率膜層代表高低、中折射率膜層并且光學厚度為設計波長的四分之一并且光學厚度為設計波長的四分之一 A代表出設介質(zhì)普通為空氣代表出設介質(zhì)普通為空氣1.1 單層減反射薄膜的設計單層減反射薄膜的設計

3、312112231222231223122223122314) 12(coscos22) 12(0/,2) 12(0sin)/(cos)(sin)/(cos)(mdNdNmmR例子 折射率為1.52的玻璃，要在波長500納米處垂直入射. 得到零反射率，需求做什么樣的膜層，也就是如何選擇折射率和薄膜的光學厚度？2329. 152. 1112504/cos20nnnndnd（納米）時，當缺陷：缺陷：1、 剩余反射率還太高；剩余反射率還太高； 2、破壞色平衡、破壞色平衡單層減反射膜單層減反射膜G/L/A1.52/1.38/11.2 雙層減反射薄膜的設計雙層減反射薄膜的設計1.521.71.38190

4、13. 152. 17 . 12Y1.38膜堆44001.2 雙層減反射薄膜的設計雙層減反射薄膜的設計缺陷：缺陷：1、剩余反射率還太高、剩余反射率還太高 2、破壞色平衡、破壞色平衡 3、通帶越來越窄和單層膜、通帶越來越窄和單層膜 比較比較V型雙層減反射膜型雙層減反射膜G/HL/A1.52/1.7,1.38/1膜堆44001.2 雙層減反射薄膜的設計雙層減反射薄膜的設計 1.521.71.381)43(9013. 152. 17 . 1419013. 152. 17 . 1)42(52. 122212100ndYndYndY1.381.7膜堆4200膜堆4200 與與 無關。無關。 即即: B.

5、 存在存在 C. D. 0R22102100SSnnnnnnR2011R02RR12nn Snn 2SnnnfR,211SnnnfR,2122nR01204. 0特點特點: 可得到可得到W形透射光譜曲線。形透射光譜曲線。1.2 雙層減反射薄膜的設計雙層減反射薄膜的設計W型雙層減反射膜型雙層減反射膜G/HHL/A缺陷：明顯的反射峰中心波長缺陷：明顯的反射峰中心波長1.3 三層減反射薄膜的設計三層減反射薄膜的設計11.382.051.62R1R21.5200733. 052. 1/62. 105. 252. 1/62. 105. 200136. 01/38. 105. 21/38. 105. 22

6、22min2222min1RR2212122121020)1 (4)1 ()1)(1 ()sin1/(RRRRFRRRRTFTT三層減反射膜三層減反射膜G/MHHL/AG/M2HL/A 以下圖是此膜系的一條能夠的以下圖是此膜系的一條能夠的 曲線。曲線。 留意：在薄膜光學中，為了使一次詳細的計算留意：在薄膜光學中，為了使一次詳細的計算結果不被局限在一個特定的波段，引入了一個中間變結果不被局限在一個特定的波段，引入了一個中間變量量相對波數(shù)相對波數(shù) ， 。R015. 0g1Rg0g特性分析AHLMG2 a. 對對 g=1 ，三層膜中有一層虛設層，三層膜中有一層虛設層2H，致使對，致使對0的有效膜堆是

7、的有效膜堆是 顯然，此值小于顯然，此值小于 膜堆的膜堆的R值值 ； b. 對對g1的其它相當寬的波數(shù)段，的其它相當寬的波數(shù)段，R值比任何一值比任何一種兩層膜都低。種兩層膜都低。 223212232111nnnnnnRSS AHLG 2AMLG特性分析AHLMG2各層膜參數(shù)對膜系總體性能的影響規(guī)律各層膜參數(shù)對膜系總體性能的影響規(guī)律a. 改動改動(N2 d2)，可使，可使Tmax移到不同的波長；移到不同的波長； b. 改動改動N1 、 N3 、 d1 、 d3 、中任何一個，、中任何一個，可改動減反射帶寬波段寬度和可改動減反射帶寬波段寬度和T-曲線波形。曲線波形。 四層和四層以上增透膜的設計四層和

8、四層以上增透膜的設計 通常遇到的問題：通常遇到的問題： a. 三層膜系的增透波段不夠?qū)挘蚴Ｈ龑幽は档脑鐾覆ǘ尾粔驅(qū)?，或剩余反射率還太高；余反射率還太高； b. 滿足設計要求的三種資料無法找全滿足設計要求的三種資料無法找全。 處理的方法處理的方法 a. 在在2H層兩側(cè)添加新膜層。每加一層，應對能夠?qū)觾蓚?cè)添加新膜層。每加一層，應對能夠的組合進展計算對比，直至滿足要求；的組合進展計算對比，直至滿足要求； b. 以以 兩種資料為根底，按照先簡后繁的原兩種資料為根底，按照先簡后繁的原那么：那么：“用兩層厚用兩層厚 的的H.L替代替代M層；層；“用不等厚的用不等厚的H.L替代替代M層；層；“用對稱不一定

9、等厚的三層膜用對稱不一定等厚的三層膜LHL替代替代M層；直到滿足要求。層；直到滿足要求。 LHnn ,40 C 替代層技術替代層技術 等效定律等效定律 恣意一個周期性對稱膜系都存在一個單層膜與恣意一個周期性對稱膜系都存在一個單層膜與之等效。之等效。 等效折射率就是根本周期的等效折射率；等效等效折射率就是根本周期的等效折射率；等效相位厚度等于根本周期的等效相位厚度的周期相位厚度等于根本周期的等效相位厚度的周期數(shù)倍。數(shù)倍。光學薄膜膜系的計算機優(yōu)化光學薄膜膜系的計算機優(yōu)化 優(yōu)化一個可到達目的的最少層數(shù)的優(yōu)化一個可到達目的的最少層數(shù)的1/4膜系構造；膜系構造； 用三層對稱膜系合成折射率不易實用三層對稱

10、膜系合成折射率不易實現(xiàn)的膜層；現(xiàn)的膜層； 再次優(yōu)化膜層厚度，以補償合成所再次優(yōu)化膜層厚度，以補償合成所帶來的特性下降。帶來的特性下降。 K9/MH1H2H3L/A nM=1.63, nH1=1.95, nH2=2.32, nH3=1.87,NL=1.38 nH1=1.95 0.379H20.215L0.379H2 nH3=1.87 0.288L0.384H20.288L K9/M 0.379H20.215L0.379H2 H2 0.288L0.384H20.288L L/A K9/1.14M 0.364H20.21L2.63H2 0.253L0.368H21.14 L/A1.4 高折射率基底的減反射膜高折射率基底的減反射膜 遞減法遞減法 膜層厚度均為膜層厚度均為1/4波長；波長； 折射率從基底到空氣依次減?。徽凵渎蕪幕椎娇諝庖来螠p??； K層膜實現(xiàn)層膜實現(xiàn)k個