《光学薄膜》PPT课件.ppt

2.3 光学薄膜 1.1.单层膜单层膜 光学薄膜是用物理方法和化学方法涂镀在玻璃或金属光滑表面上的透明介质膜，利用光波在薄膜中反射，折射及叠加（干涉）来达到减反或增反的作用，还可以起到分光、滤光，调整光束偏振或相位状态等作用。单层膜是在玻璃基片的光滑表面上镀一层折射率和厚度都均匀的透明介质薄膜，当光束入射到薄膜上，将在膜内产生多次反射，并在薄膜的两表面上有一系列互相平行的光束射出。假设薄膜的厚度为h，折射率为n1，基片折射率为n2，光由折射率为n0的介质入射到薄膜上，采用类似于平行平板多光束干涉的处理方法，可以得到单层膜的反射系数为：2.3 光学薄膜 1.1.单层膜单层膜-相邻两个出射光束间的相位差；r1-薄膜上表面的反射系数；r2-是下表面的反射系数；单层膜的反射率：2.3 光学薄膜 1.1.单层膜单层膜在正入射特别情况下，薄膜两表面的反射系数分别为：正入射时单层膜的反射率公式：对于一定的基片和介质膜，n0和n2为常数，可由上式得到R随（即随n1h）的变化规律。2.3 光学薄膜 1.1.单层膜单层膜 n1n0或n1n2时，R和未镀膜时的反射率R0一样；n1n2时，R R0，该单层膜的反射率较之未镀膜时减小，透过率增大，即该膜具有增透的作用，称为增透膜。2.3 光学薄膜 1.1.单层膜单层膜 a.当n1n2时，R R0，该单层膜的反射率较未镀膜时增大，即该膜具有增反的作用，称为增反膜。当n1n2，且n1h=0/4时，反射率最大，且R=RM，有最好的增反效果。最大反射率为：对于n1h=0/2的半波长膜，不管膜层折射率比基片折射率大还是小，单层膜对0的反射率都和未镀膜时的基片反射率相同，即为：2.3 光学薄膜 2.2.双层增透膜双层增透膜 垂直于n1-n2界面入射光的反射比为：垂直于n0-n1-n2单层0/4膜表面入射光的反射比为：比较上面两式，可知单层膜可以等效一个界面，该界面基底介质的折射率称为等效界面折射率，记为:涂镀不同大小的n1，可得到不同的n2，从而改变R达到增反或增透的目的。低折射率膜对应了低的等效界面折射率从而有低的反射比（增透）；高折射率膜对应了高的等效界面折射率从而有高的反射比（增反）。2.3 光学薄膜 2.2.双层增透膜双层增透膜 等效界面折射率的概念可以应用于多层0/4膜:例如 n0-n1-n2-nG，双层膜系，令R=0,可得到双层0/4膜系全增透条件:2.3 光学薄膜 3.3.多层高反射膜多层高反射膜0/4膜系的多层高反射膜示意图 常用的多层高反膜是一种由光学厚度均为0/4的高折射率膜层和低折射率膜层交替镀制的膜系，称为0/4膜系。根据平板多光束干涉理论，当膜层两侧介质的的折射率大于（或小于）膜层的折射率时，若膜层的诸反射光束中相继两光束的相位差为，则该波长的反射光获得最强烈的反射。如图所示的膜系恰恰能使它包含的每一层膜都满足上述条件，所以入射光在每一膜层上都获得强烈的反射，经过若干层的反射之后，入射光几乎全部被反射回去。