光学薄膜膜系设计2-1ppt课件

1、第三章 光学薄膜膜系设计1、减反射薄膜的设计 光学元件外表反射呵斥的问题光学元件外表反射呵斥的问题 光能量损失，使像的亮度降低；光能量损失，使像的亮度降低； 杂散光呵斥像的衬度降低，分辨率下降。杂散光呵斥像的衬度降低，分辨率下降。第三章 光学薄膜膜系设计 1、减反射薄膜的设计、减反射薄膜的设计 2、高反膜的设计、高反膜的设计 3、中心分束膜的设计、中心分束膜的设计 4、截至滤光片的设计、截至滤光片的设计 5、带通滤光片的设计、带通滤光片的设计 6、偏振薄膜、偏振薄膜1、减反射薄膜的设计 1.1 单层减反射薄膜的设计单层减反射薄膜的设计 1.2 双层减反射薄膜的设计双层减反射薄膜的设计 1.3

2、多层减反射薄膜的设计多层减反射薄膜的设计 1.4 高折射率基地上减反膜设计高折射率基地上减反膜设计 1.5 防眩光吸收膜防眩光吸收膜1.1 单层减反射薄膜的设计单层减反射薄膜的设计 规整膜系：各层薄膜的光学厚度为设计波规整膜系：各层薄膜的光学厚度为设计波长的四分之一。长的四分之一。 设计波长参考波长、中心波长设计波长参考波长、中心波长 膜系：膜系：G/HLM/A， G代表基底代表基底 HL、M代表高低、中折射率膜层代表高低、中折射率膜层并且光学厚度为设计波长的四分之一并且光学厚度为设计波长的四分之一 A代表出设介质普通为空气代表出设介质普通为空气1.1 单层减反射薄膜的设计单层减反射薄膜的设计

3、312112231222231223122223122314) 12(coscos22) 12(0/,2) 12(0sin)/(cos)(sin)/(cos)(mdNdNmmR例子 折射率为1.52的玻璃，要在波长500纳米处垂直入射. 得到零反射率，需求做什么样的膜层，也就是如何选择折射率和薄膜的光学厚度？2329. 152. 1112504/cos20nnnndnd（纳米）时，当缺陷：缺陷：1、 剩余反射率还太高；剩余反射率还太高； 2、破坏色平衡、破坏色平衡单层减反射膜单层减反射膜G/L/A1.52/1.38/11.2 双层减反射薄膜的设计双层减反射薄膜的设计1.521.71.38190

4、13. 152. 17 . 12Y1.38膜堆44001.2 双层减反射薄膜的设计双层减反射薄膜的设计缺陷：缺陷：1、剩余反射率还太高、剩余反射率还太高 2、破坏色平衡、破坏色平衡 3、通带越来越窄和单层膜、通带越来越窄和单层膜 比较比较V型双层减反射膜型双层减反射膜G/HL/A1.52/1.7,1.38/1膜堆44001.2 双层减反射薄膜的设计双层减反射薄膜的设计 1.521.71.381)43(9013. 152. 17 . 1419013. 152. 17 . 1)42(52. 122212100ndYndYndY1.381.7膜堆4200膜堆4200 与与 无关。无关。 即即: B.

5、 存在存在 C. D. 0R22102100SSnnnnnnR2011R02RR12nn Snn 2SnnnfR,211SnnnfR,2122nR01204. 0特点特点: 可得到可得到W形透射光谱曲线。形透射光谱曲线。1.2 双层减反射薄膜的设计双层减反射薄膜的设计W型双层减反射膜型双层减反射膜G/HHL/A缺陷：明显的反射峰中心波长缺陷：明显的反射峰中心波长1.3 三层减反射薄膜的设计三层减反射薄膜的设计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三层减反射膜三层减反射膜G/MHHL/AG/M2HL/A 以下图是此膜系的一条能够的以下图是此膜系的一条能够的 曲线。曲线。 留意：在薄膜光学中，为了使一次详细的计算留意：在薄膜光学中，为了使一次详细的计算结果不被局限在一个特定的波段，引入了一个中间变结果不被局限在一个特定的波段，引入了一个中间变量量相对波数相对波数 ， 。R015. 0g1Rg0g特性分析AHLMG2 a. 对对 g=1 ，三层膜中有一层虚设层，三层膜中有一层虚设层2H，致使对，致使对0的有效膜堆是

7、的有效膜堆是 显然，此值小于显然，此值小于 膜堆的膜堆的R值值 ； b. 对对g1的其它相当宽的波数段，的其它相当宽的波数段，R值比任何一值比任何一种两层膜都低。种两层膜都低。 223212232111nnnnnnRSS AHLG 2AMLG特性分析AHLMG2各层膜参数对膜系总体性能的影响规律各层膜参数对膜系总体性能的影响规律a. 改动改动(N2 d2)，可使，可使Tmax移到不同的波长；移到不同的波长； b. 改动改动N1 、 N3 、 d1 、 d3 、中任何一个，、中任何一个，可改动减反射带宽波段宽度和可改动减反射带宽波段宽度和T-曲线波形。曲线波形。 四层和四层以上增透膜的设计四层和

8、四层以上增透膜的设计 通常遇到的问题：通常遇到的问题： a. 三层膜系的增透波段不够宽，或剩三层膜系的增透波段不够宽，或剩余反射率还太高；余反射率还太高； b. 满足设计要求的三种资料无法找全满足设计要求的三种资料无法找全。 处理的方法处理的方法 a. 在在2H层两侧添加新膜层。每加一层，应对能够层两侧添加新膜层。每加一层，应对能够的组合进展计算对比，直至满足要求；的组合进展计算对比，直至满足要求； b. 以以 两种资料为根底，按照先简后繁的原两种资料为根底，按照先简后繁的原那么：那么：“用两层厚用两层厚 的的H.L替代替代M层；层；“用不等厚的用不等厚的H.L替代替代M层；层；“用对称不一定

9、等厚的三层膜用对称不一定等厚的三层膜LHL替代替代M层；直到满足要求。层；直到满足要求。 LHnn ,40 C 替代层技术替代层技术 等效定律等效定律 恣意一个周期性对称膜系都存在一个单层膜与恣意一个周期性对称膜系都存在一个单层膜与之等效。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数倍。数倍。光学薄膜膜系的计算机优化光学薄膜膜系的计算机优化 优化一个可到达目的的最少层数的优化一个可到达目的的最少层数的1/4膜系构造；膜系构造； 用三层对称膜系合成折射率不易实用三层对称

10、膜系合成折射率不易实现的膜层；现的膜层； 再次优化膜层厚度，以补偿合成所再次优化膜层厚度，以补偿合成所带来的特性下降。带来的特性下降。 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 高折射率基底的减反射膜高折射率基底的减反射膜 递减法递减法 膜层厚度均为膜层厚度均为1/4波长；波长； 折射率从基底到空气依次减小；折射率从基底到空气依次减小； K层膜实现层膜实现k个