光學薄膜的特性、原理及分類

由薄的分層介質構成的，通過界面傳播光束一類光學介質材料，光學薄膜的應用始于20世紀30年代，光學薄膜已經廣泛用于光學和光電子技術領域，制造各種光學儀器。制備條要求件高而精。光學薄膜的定義是：涉及光在傳播路徑過程中，附著在光學器件表面的厚度薄而均勻的介質膜層，通過分層介質膜層時的反射、透（折）射和偏振等特性，以達到我們想要的在某一或是多個波段范圍內的光的全部透過或光的全部反射或偏振分離等各特殊形態的光。

中國的光學玻璃產量和光學零件產量已近名列第一。光學薄膜是改變光學零件表面特征而鍍在光學零件表面上的一層或多層膜。可以是金屬膜、介質膜或這兩類膜的組合。光學薄膜是各種先進光電技術中不可缺少的一部分，它不僅能改善系統性能，而且是滿足設計目標的必要手段，光學薄膜的應用領域設及光學系統的各個方面，包括激光系統，光通信，光顯示，光儲存等，主要的光學薄膜器件包括反射膜、減反射膜、偏振膜、干涉濾光片和分光鏡等等。它們在國民經濟和國防建設中得到了廣泛的應用，獲得了科學技術工作者的日益重視。目前，光學鍍膜材料常用品種已達60余種，而且其品種、應用功能還在不斷被開發。近年來已發展到了金屬膜系，當金、銀、銅和鋁的厚度為7～20um時，其對可見光的透射率為50%，而紅外光透射率小于10%，這種薄膜已成功地應用于阿波羅宇宙飛船的面板，用于透過部分可見光，而反射幾乎全部的紅外光以進行熱控制。

一般來說，光學薄膜的生產方式主要分為干法和濕法的生產工藝。所謂的干式就是沒有液體出現在整個加工過程中，例如真空蒸鍍是在一真空環境中，以電能加熱固體原物料，經升華成氣體后附著在一個固體基材的表面上，完成涂布加工。日常生活中所看到裝飾用的金色、銀色或具金屬質感的包裝膜，就是以干式涂布方式制造的產品。但是在實際量產的考慮下，干式涂布運用的范圍小于濕式涂布。濕式涂布一般的做法是把具有各種功能的成分混合成液態涂料，以不同的加工方式涂布在基材上，然后使液態涂料干燥固化做成產品。

反射膜一般可分為兩類，一類是金屬反射膜，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，功能是增加光學表面的反射率。一般金屬都具有較大的消光系數。當光束由空氣入射到金屬表面時，進入金屬內的光振幅迅速衰減，使得進入金屬內部的光能相應減少，而反射光能增加。消光系數越大，光振幅衰減越迅速，進入金屬內部的光能越少，反射率越高。人們總是選擇消光系數較大，光學性質較穩定的金屬作為金屬膜材料。在紫外區常用的金屬薄材料是鋁，在可見光區常用鋁和銀，在紅外區常用金、銀和銅，此外，鉻和鉑也常作一些特種薄膜的膜料。由于鋁、銀、銅等材料在空氣中很容易氧化而降低性能，所以必須用電介質膜加以保護。常用的保護膜材料有一氧化硅、氟化鎂、二氧化硅、三氧化二鋁等。

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