光学薄膜系统的设计一

光学薄膜系统的设计一第1页/共35页在可见光区，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）第2页/共35页越接近或满足，中心波长的增透效果更好。第3页/共35页单层减反膜的缺陷：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，即多层减反膜第4页/共35页

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。第5页/共35页光谱反射率呈V字形，所以把这种λ/4-λ/4双层减反膜称为V形膜第6页/共35页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）第7页/共35页矢量法确定V形膜厚度的图解第8页/共35页λ/4-λ/2双层减反膜——W形膜对于中心波长λ，厚度为λ/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λ/2厚度的虚设层是平滑膜系反射或透射特性的作用。第9页/共35页

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。第10页/共35页三层减反膜改进前后的光谱反射率曲线第11页/共35页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第12页/共35页第13页/共35页高折射基片的减反射膜第14页/共35页第15页/共35页第16页/共35页第17页/共35页分束镜第18页/共35页第19页/共35页金属分束镜第20页/共35页第21页/共35页介质分束镜第22页/共35页第23页/共35页第24页/共35页第25页/共35页第26页/共35页在某些光学系统中，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。第27页/共35页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。第28页/共35页改进上述设计，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。第29页/共35页第30页/共35页偏振分束镜第31页/共35页第32页/共35页偏振分束镜的设计：根据布儒斯特定律和折射定律因此，如果给定膜层的