薄膜光學(xué)6課件

1、薄 膜 光 學(xué)典型膜系中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所復(fù)習(xí)：薄 膜 光 學(xué)典型膜系中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所介質(zhì)分光鏡于金屬分光鏡的比較 中性 角度、偏振 帶寬 其它薄 膜 光 學(xué)典型膜系中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所反 射 膜 在光學(xué)薄膜中，反射膜和增透膜幾乎同樣重要， 對于光學(xué)儀器中的反射統(tǒng)來說，由于單純金屬膜的特性大都已經(jīng)滿足常用要求，因而我們首先討論金屬反射 膜，在某些應(yīng)用中，若要求的反射率高于金屬膜所能達(dá)到的數(shù)值則可在金屬膜上加額外的介質(zhì)膜以提高它們的反射率， 最后介紹全介質(zhì)多層反射膜，由于這種反射膜具有最大的反射率和最小的吸收率因而在激光應(yīng)用中得到了廣泛的

2、使用。金屬反射膜光線入射到金屬上的反射率： 當(dāng)金屬膜厚度達(dá)到一定程度的時候，基底的影響可以忽略，在一個比較大的范圍內(nèi)反射率與厚度是基本無關(guān)的。薄 膜 光 學(xué)典型膜系中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所下圖為1、2、4、8、16、32、64、128nm鋁膜反射率的理論曲線薄 膜 光 學(xué)典型膜系金屬反射鏡中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所薄 膜 光 學(xué)典型膜系中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所金屬膜材料的選擇原則: 先考慮使用波段要求 反射率要求 使用環(huán)境 制作成本等Al、Ag、Au、Pt薄 膜 光 學(xué)典型膜系中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所金屬膜的制作工藝溫度、速度、厚度、真空度

3、、蒸發(fā)角度 連接層（內(nèi)、外反射） 保護(hù)層（透明波段）薄 膜 光 學(xué)典型膜系中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所 復(fù)雜的系統(tǒng)往往要求有足夠的能量，右圖是一個完全由反射鏡組成的系統(tǒng)的能量情況薄 膜 光 學(xué)典型膜系中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所增強金屬反射鏡單一金屬膜 我們在上面加兩層1/4波長厚度的介質(zhì)膜，假設(shè)緊貼金屬的膜層折射率為n2，則在中心波長處的反射率可以由薄膜矩陣求得。薄 膜 光 學(xué)典型膜系中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所當(dāng)n1n2時比較兩個反射率R*R薄 膜 光 學(xué)典型膜系中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所Ag膜、Al膜及Al+LHLH膜光譜比較薄 膜 光 學(xué)基礎(chǔ)理

4、論中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所HLH導(dǎo)納軌跡薄 膜 光 學(xué)典型膜系中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所 理論上只要增加膜系的層數(shù)反射率可無限地接近于100%， 實際上由于膜層中的吸收、散射損失，當(dāng)膜系達(dá)到一定層數(shù)時繼續(xù)加鍍兩層并不能提高其反率，有時甚至由于吸收、散射損失的增加而使反射率下降因此膜系中的吸收和散射損耗限制了介質(zhì)膜系的最大層數(shù)。全介質(zhì)反射膜薄 膜 光 學(xué)典型膜系中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所57917層反射膜光譜 由上圖可以看出最高反射率隨層數(shù)增加，而反射帶寬并不增加薄 膜 光 學(xué)典型膜系中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所 對于(HL)s型的反射膜我們試圖通

5、過分析它的基本周期來確定反射帶寬。基本周期HL特征矩陣設(shè)為：反射帶寬的確定薄 膜 光 學(xué)典型膜系中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所則膜系的特征矩陣：薄 膜 光 學(xué)典型膜系中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所可 證明當(dāng)周期數(shù)增大，s趨近無限大時這時反射率隨層數(shù)增加而增加，所以在反射區(qū)內(nèi)，當(dāng)它小于1 時反射率隨層數(shù)關(guān)系不確定，故不是反射區(qū)，所以：是反射區(qū)的邊界薄 膜 光 學(xué)典型膜系中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所相位厚度：中心波長處高反帶的邊界反射帶寬與H、L的折射率有關(guān)薄 膜 光 學(xué)典型膜系中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所用相對波數(shù)表示帶寬：用波長表示帶寬：薄 膜 光 學(xué)典型膜

6、系中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所薄 膜 光 學(xué)典型膜系中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所橫坐標(biāo)為波數(shù)（1/cm)橫坐標(biāo)為波長（nm）薄 膜 光 學(xué)典型膜系中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所全介質(zhì)反射膜的展寬 有些場合標(biāo)準(zhǔn)的反射膜反射帶寬是不夠用的，例如想用全介質(zhì)的反射膜在整個可見區(qū)高反射，由于材料的限制，一組HL)SH反射帶寬是不夠的。薄 膜 光 學(xué)典型膜系中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所兩組反射膜G/(HL)8H/Air和G/1.2(HL)8H)/Air的兩個膜系薄 膜 光 學(xué)典型膜系中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所簡單的疊加不行G/(HLHLHLHLHLHLHLH)+1.2(HLHLHLHLHLHLH/AirG/(HLHLHLHLHLHLHLH)+1.1L+1.2(HLHLHLHLHLHLH/Air薄 膜 光 學(xué)典型膜系中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所全介質(zhì)反射膜反射帶展寬兩個以上的標(biāo)準(zhǔn)反射膜系的疊加變厚度薄膜：算術(shù)遞減幾何遞減：稍好薄 膜 光 學(xué)典型膜系中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所材料：ZnS、MgF2 公差：-0.02 公比：0.97薄 膜