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光学薄膜系统的设计 一 减反射膜 分束镜 单层减反射膜 由图可知 合振幅矢量r随r1和r2的夹角而变化 当膜层光学厚度为某一波长的1 4时 则两个矢量的方向完全相反 合矢量最小 在可见光区 使用最普遍的是折射率1 52的冕牌玻璃 理想的薄膜的折射率是1 23 而至今能利用的薄膜的折射率为1 38 MgF2 越接近或满足 中心波长的增透效果更好 单层减反膜的缺陷 对大多数应用 剩余反射率还显得太高从未镀膜表面反射的光线 在色彩上仍保持中性 但镀膜表面反射的光线破坏了色平衡 解决的方法是 采用变折射率的所谓非均匀膜采用几种折射率不同的均匀膜构成减反膜 即多层减反膜 双层减反射膜 折射率为1 52的基片 先沉积一层折射率1 70 厚度为四分之一波长的薄膜 此时 相当于基片折射率从1 52提高到了1 90 刚好满足理想减反射条件 参考波长处反射光几乎为零 光谱反射率呈V字形 所以把这种 4 4双层减反膜称为V形膜 或 由于能作镀层用的材料是很有限的 因而选择折射率的余地不大 这是我们可以先确定两层膜的折射率 而后通过调整膜层厚度实现零反射 矢量作图法 矢量法确定V形膜厚度的图解 4 2双层减反膜 W形膜 对于中心波长 厚度为 2为虚设层 对反射率毫无影响 但影响其他波长的反射率 适当选择虚设层的折射率 可以减少中心波长两侧的反射率 因此安排的 2厚度的虚设层是平滑膜系反射或透射特性的作用 多层减反射膜 多层减反膜多是由1 4波长层和半波长层构成的 可以看作W形膜和V形膜的改进形式 反射率几乎为零但带宽显著减少 为了增加低反区的宽度 可以在基底上附一层低折射率的半波长层 起着平滑反射特性的作用 三层减反膜改进前后的光谱反射率曲线 半波长层平滑并展宽低反射带的宽度 三层减反膜的光谱反射率曲线 高折射基片的减反射膜 分束镜 金属分束镜 介质分束镜 在某些光学系统中 由于平板分束镜的背面反射造成双象和引入相差 故必须采用胶合棱镜分束镜 单层的1 4波长薄膜的反射率比平板分束镜更低 因而需采用多层介质膜系统 nH 2 3 nL 1 38 中心波长反射率为53 膜层特性具有强烈的选择性 为了得到中性程度好的 R T接近1的介质膜立方分束镜 可以增加膜层数 并通过逐渐修改膜系 得到特性良好分束镜 基于1 4波长膜系 使其在中心波长处的反射率为50 如果是胶合棱镜的折射率为ng 1 52 高折射率材料nH 2 3的ZnS 低折射率材料nL 1 38的MgF2 可以采用膜系为 和 反射光色散还比较明显 反射光为绿色 透射光为红色 改进上述设计 提高光谱两端的反射率 从而得到改善中性的目的 为实现这点 最简单的办法是在初始膜系上增加半波长层 偏振分束镜
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