一、光學薄膜的定義

由薄的分層介（jiè）質構成的，通過界麵傳播光束一類光（guāng）學介（jiè）質材料，光學薄膜已經廣泛用於光（guāng）學和光電（diàn）子技術領域，製造各種光學儀器（qì）。

光學薄膜的定義是：涉及光在傳播路徑過程中，附著在光學器件表麵的厚度薄而均勻的介質膜層，通（tōng）過分層介質膜層時的反射（shè）、透（折）射和偏振等特性，以達到（dào）我（wǒ）們（men）想（xiǎng）要的在某一或（huò）是（shì）多個波段（duàn）範圍內的光的全部透過或光的全部反射或（huò）偏振分離等各特殊形態的光。

平時戴的眼（yǎn）鏡（jìng）、數碼相機、各式家電用品，或者是鈔（chāo）票上的防偽技術，皆能被稱之為光學薄膜技術應用之延伸。倘若沒（méi）有光學薄膜技術作為（wéi）發展基礎，近代（dài）光電、通訊（xùn）或是鐳射技術將無法有所進展，這也顯示出光學薄膜技（jì）術研究發（fā）展的重要性。

光學薄膜係指在光學元件或獨立基板上，製（zhì）鍍上或塗布一層或多層介電質膜或金屬膜或這兩類膜的組合，以改變光波之傳（chuán）遞特（tè）性（xìng），包括光的透射、反（fǎn）射、吸收、散射、偏振及相位改變。故經由適當設計可以調變不同波段元件表麵之（zhī）穿透率及反射率（lǜ），亦可以使不同偏振平麵的光（guāng）具有（yǒu）不同的特性。

一般來說，光學薄膜的生產方式主要分（fèn）為幹法（fǎ）和濕（shī）法的生產工藝。所謂的幹式就是（shì）沒有液體出現在整個加工過程中，例如（rú）真空蒸（zhēng）鍍是在一真空環境中，以電能加熱固（gù）體原物料，經升華成氣（qì）體後（hòu）附著在一個固體基材的（de）表（biǎo）麵上（shàng），完成塗布（bù）加工。日常生活（huó）中所看（kàn）到裝（zhuāng）飾用（yòng）的金色、銀色（sè）或具金屬質感的包裝（zhuāng）膜，就是以幹式塗布方式製造的產品（pǐn）。但是在實際量產的（de）考慮下（xià），幹式塗布運用的範圍小於濕式塗布（bù）。濕式塗布一般的做法是（shì）把具有各種功能的成分混合（hé）成液態塗料，以不同的加工方式塗布在基材上（shàng），然後（hòu）使液態塗料幹燥固化做成產品。

二、薄膜幹涉（shè）原理

1.光的波動性

19世紀60年代，美國物理學家麥克斯韋發展了電磁理論，指出光是一種電磁波，使波動說發展到了（le）相當（dāng）完美的地步。

由（yóu）於各種頻率（lǜ）的電磁波在真空中的傳播速度相等，所以頻率不同的電磁波（bō），它們的波長也（yě）就不同。頻率高的波（bō）長短，頻率低的波（bō）長長。 射線（xiàn）等的波長（或頻（pín）率）的大小，把它們依次排成一個譜，這個譜叫電磁波譜。

在電（diàn）磁波譜中，波長最長的是無線電波，無線電（diàn）波又因波長的不同而分為長波、中（zhōng）波、短波、超短（duǎn）波和微波等。其次是紅外（wài）線、可見光和紫外線，這三部分合稱光輻射。在（zài）所有的電（diàn）磁波中，隻有可見光可以被人眼所看到。可見光的（de）波（bō）長約在0.76微米到0.40微米（mǐ）之間，僅占電磁波譜中很（hěn）小的一部分。再（zài）次是X 射線。波長最短（duǎn）的電磁波是y射線。

光既然（rán）是一種電磁波，所以在傳播過程中，應該變現出所具有的特征-----幹（gàn）涉、衍射、偏振等現象。

2.薄膜幹涉

薄膜可以是透明固體、液體或由兩塊玻璃所夾的氣體薄層。入射光（guāng）經薄膜上表麵反射後得第一束光，折射光經薄膜下表麵反射，又經上表麵折射後得（dé）第二束光，這兩束（shù）光在薄膜的同側，由同一入射振動分出，是相幹光，屬分振幅幹涉。

若光源為（wéi）擴展光源（麵光源），則隻能在兩相幹（gàn）光束的特定重疊區才能觀察（chá）到幹涉，故屬定（dìng）域幹（gàn）涉。對兩表（biǎo）麵互相平行的平（píng）麵薄膜，幹涉條紋（wén）定域在無窮遠，通常借助（zhù）於會聚透鏡在其像方焦（jiāo）麵內觀察;對楔形薄膜，幹涉條紋定域在薄膜附近。

 

 

光是由光源中原子或分（fèn）子的運動狀態發生變化輻射出來的，每個原子或分子每一次發出的光波，隻有短短的一列，持續時間（jiān）約為10億（yì）秒對於兩個獨立的光源來說，產生幹涉的三個（gè）條件，特別市（shì）相位相同或相位差恒定不變這個條件，很不容易滿足，所（suǒ）以兩個獨立的一般光（guāng）源是不能構成相幹光源的。不（bú）僅如此，即使是同一個光源上不同部分發出的光，由於它們是不同的原子或分子所發出的，一般也不會幹涉。

3.光學薄膜特點分類（lèi）

主要的光學薄膜器件包括反射膜、減反射膜（mó）、偏振膜、幹涉濾光片和分光鏡等等（děng），例如采用減反射膜後可使複雜的（de）光學鏡頭的光通量損失成十倍（bèi）的減（jiǎn）小；采用高反射膜比的反射鏡可使激光器的輸出功率成倍提高；利用光學薄膜可提高矽電池的效率和（hé）穩定性。

光學薄膜根據（jù）其（qí）用途分類、特性與應用可分為：反射膜、增透膜/減反射膜、濾光（guāng）片、偏光片/偏光膜、補償膜/相位差板（bǎn）、配向膜、擴散膜/片、增亮膜/棱鏡片/聚光片、遮光（guāng）膜/黑白（bái）膠等。相關衍生的種類有光學級保護膜、窗膜等。

 

 

光學薄膜的特點是：表麵光滑，膜層之間（jiān）的界麵呈幾何分割；膜層的折射率在界麵上（shàng）可以發生躍變，但在膜層內是連續的；可以是透明介質，也可以是吸收介質；可以是（shì）法向均勻的，也可以是法（fǎ）向不均勻的。實際應用的薄膜要比理想薄膜複雜得（dé）多。這是因為（wéi）：製（zhì）備時，薄膜的光學性質和物（wù）理（lǐ）性質偏離大塊材料，起表麵和界麵是粗糙的，從而導致光束的漫反射；膜層之間的相互滲（shèn）透形成擴散（sàn）界麵；由於膜層的生長、結構、應（yīng）力等原因，形（xíng）成了（le）薄膜的各種向異性；膜層具有複雜的時間效應。

反（fǎn）射膜一般可分（fèn）為兩類，一類是金（jīn）屬反射膜，一類是全電介質反射膜。此外，還有將兩者結合的金屬電介質反射膜，功能是增加光學表（biǎo）麵的反射率（lǜ）。