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光学薄膜的常见功能

需要增透减反技术可以联系我们上海工厂

上海卷柔新技术光电有限公司是一家专业研发生产光学仪器及其零配件的高科技企业，公司2005年成立在上海闵行零号湾创业园区，专业的光电镀膜公司，技术背景依托中国科学院，卷柔产品主要涉及光学仪器及其零配件的研发和加工；光学透镜、反射镜、棱镜，平板显示，安防监控等光学镀膜产品的开发和生产，为全球客户提供上等的产品和服务。

1 引言

有读者朋友留言，想对光学镀膜有更多的了解，因此，从本篇开始，我们将系统的介绍光学镀膜方面的相关内容。

早期，由玻璃材料做成的光学元件，在使用过程中会遇到空气中的水汽、酸、碱等物质的侵蚀，使得表面性能下降，影响了光学产品的寿命。因此，为了解决这一问题，产生了光学镀膜技术，通过在镜片表面上镀一层薄膜，可以将抛光表面与空气做隔离，从而起到保护光学面的作用。在后续的使用过程中发现，薄膜不仅可以保护光学面，还可以改变光束的光学特性，例如让表面透过率或者反射率产生改变，因此，人们对镀膜技术有了更多的研究，当代的光学镀膜，是指在抛光的光学零件表面上镀上一层或多层薄膜的工艺过程，目的是为了改变光波的传束特性，包括光的透射、反射、吸收、散射、偏振及相位改变等功能，或者通过光学薄膜，实现其它特定的目的。在本篇中，我们对光学薄膜的常见功能做介绍，来让大家对这一领域有更多的了解。

2 光学薄膜的常见功能

在光学图纸中定义镀膜要求的时候，需要明确它适用的光谱范围，比如是在紫外波段的镀膜需求，还是在可见光或者红外波段的需求等。另外，要明确膜层入射角度的大小，以满足该光学元件在光学系统中的具体使用需求，*后，还要定义镀膜后的数值大小，比如，是需要反射率低于0.5%，还是反射率要高于96%等。根据应用的场景不同，光学薄膜的常见功能如下：

A、反射（HR Coating）

具备这一功能的薄膜称为反射膜，是用来增加光学表面反射率的膜系，光学表面镀了反射膜后，就可以作为反射镜来使用了。

不同的反射率指标下，对应的镀膜膜系是不同的，常见的反射膜大致有两种膜系的选择，一种是金属膜，如铝膜、银膜、金膜等，金属膜的厚度通常比较薄，对表面面形有很好的保持，反射率*高可以达到97%的水平。另一种是镀电介质膜，电介质膜是利用不同电介质材料的相互叠加而形成的多层膜，如用氟化镁（MgF₂）和五氧化二钽（Ta₂O₅）配合形成的介质反射膜，可以达到99.99%的反射率水平，是相当不错的。但是介质膜的厚度通常偏厚，因此不容易保持高精度的��形。做为一个例子，下图给出了在可见光波段，在BK7材料表面镀金膜、银膜、铝膜和电解质膜的反射率曲线：

上图中，光束为0度入射，红色线代表金膜，绿色线代表银膜、蓝色线代表铝膜，黑色线代表介质膜，其中介质膜是由10层的MgF₂和11层的Ta₂O₅构成，MgF₂的总厚度为66nm，Ta₂O₅的总厚度为99nm，它们构成的介质膜的反射率是*高的。

B、减反（AR Coating）

具备这一功能的薄膜称为增透膜或者减反膜，减反膜的作用是在一定光谱范围内，降低光学表面的反射率，从而增加光束在元件上的透过率指标。减反膜通常由一层或多层不同的电解质材料叠加而成。这里同样可以用氟化镁和五氧化二钽，在下图中，给出了在可见光波段，BK7材料在不镀膜、镀单层介质膜和多层介质膜的表面反射率曲线：

上图中，光束为0度入射，红色线代表不镀膜的BK7抛光表面，反射率约为4.2%，绿线为在基底上镀了单层MgF₂膜的反射率曲线，膜层厚度约99nm，可以看到反射率有了明显的降低。蓝线为在基底上镀了3层MgF₂和3层Ta₂O₅的多层介质膜，此时的表面反射率已经在0.5%以下了。

镀膜材料不**于MgF₂和Ta₂O₅，实际中，可以选用很多的镀膜材料来使用，主要是氟化物、氧化物以及其它类化合物，常用的氟化物还包括氟化镧LaF₃、氟化钇YF₃、氟化镱YbF₃等，常用的氧化物还包括二氧化硅SiO₂、二氧化钛TiO₂、二氧化锆ZrO₂、二氧化铪HfO₂等，以及硫化锌ZnS、硒化锌ZnSe等化合物。

C、分光（Beam Splitting）

通过镀膜，可以将入射到镀膜面上的光束分成两束光，一束光透射穿过，另外一束光被反射，并且两束光的光强比例是可以在膜系设计时定义的。常见的有1:1的分光膜，即透过光强和反射光强各占一半，另外，实际应用中也有1:2比例或其它各种比例的分光膜。

D、衰减��Attenuating）

通过对平片产品镀膜，可以使得透过它的光束强度变弱，但是消失的光束并没有被平片反射回去，而是被吸收掉了，从而实现光束衰减的功能。我们平时佩戴的太阳镜，就可以实现对紫外线的吸收和光强的衰减，起到保护眼睛的目的。在光学仪器中，有恒定衰减率的衰减片，即产品的各个位置可以对入射光束实现同等程度的衰减，也有渐变衰减率的衰减片，当渐变衰减片产品绕中心旋转一周时，光强的透过率可以由强到弱连续的变化。

E、滤光（Filtering）

用于滤光功能的元件通常称为滤光片，它可以使特定谱段的光透过，将不感兴趣谱段的光束滤除掉，滤光片在光学仪器中应用非常广泛，按照光谱特性分类，可以分为带通滤光片、短波通滤光片、长波通滤光片等多种类型。在摄影行业，滤光片常被用来作为颜色的筛选器，从而获得有特定艺术效果的照片。

F、偏振控制（Polarizing Control）

我们知道，线偏振光分为P光和S光，两者振动方向相互垂直，传播也是相互独立的。通过镀膜，可以对入射光束的偏振态进行控制，常见的应用如偏振片，它可以将自然光变成偏振光，从而广泛应用在3D电影眼镜、LCD显示的场合。光学仪器中常用的偏振分光棱镜（PBS），通过在胶合直角棱镜的斜面镀膜，可以实现将入射光束分成互成90度的P光和S光，起到起偏的作用，PBS的原理图如下所示：

G、相位改变（Phase Change）

我们前面提到过，光学薄膜通常是一层或多层介质的叠加，当光束在不同介质的界面层间被��射或折射时，不同偏振态的光的相位会发生改变，因此，根据这一特性，可以利用光学薄膜实现对入射光中P光和S光的相位调控，常见的有相位匹配、相位延迟等应用。

H、非光学特性的功能

还有一类光学薄膜，它们并具备光学功能，但是在实际中是需要的。例如，当光学表面需要防水时，就需要镀疏水膜，该膜层可以使水滴在镜片上不易附着，就像荷叶上水滴的效果一样，被高效的排走。还有一些场合，需要光学表面具备导电的功能，这个时候，就需要镀ITO（Indium Tin Oxide）膜，这种膜在可见光波段具备良好的透过率，同时具备优异的导电性，从而为平板显示器、触摸屏、太阳能电池等电子产品设备提供透明的导电功能。

3 结语

在本文中，我们对光学薄膜的常见功能做了详细的介绍，按照膜系的不同，光学薄膜通常具备高反、增透、分光、衰减、滤光、偏振控制、改变光束相位的功能，除此之外，光学薄膜还有非光学特性的功能，例如疏水膜、ITO膜等，这些功能在实际中也会经常的用到。

关于我们

采用德国薄膜制备工艺，形成了一套具有严格工艺标准的闭环式流程技术制备体系，能够制备各种超高性能光学薄膜，包括红外薄膜、增透膜，ARcoating,激光薄膜、特种薄膜、紫外薄膜、x射线薄膜，应用领域涉及激光切割、激光焊接、激光美容、医用激光器、光学科研，红外制导、面部识别、VR/AR应用,博物馆，低反射橱窗玻璃，画框，工业灯具照明，广告机，点餐机，电子白板，安防监控等。
卷柔新技术拥有自主知识产权的全自动生产线【sol-gel溶胶凝胶法镀膜线】，这条生产线能够生产全球先进的减反射玻璃。镀膜版面可达到2440*3660mm，玻璃厚度从0.3mm到12mm都可以,另外针对PC,PMMA方面的增透膜也具有量产生产能力。ARcoating减反膜基本接近无色,色彩还原性好，并且可以避免了磁控溅射的缺点，镀完增透膜后玻璃可以做热弯处理和钢化处理以及DIP打印处理。这个难度和具有很好的应用性，新意突出，实用性突出，湿法镀膜在价格方面也均优于真空磁控的干法。

卷柔减反射(AR)玻璃的特点:高透,膜层无色,膜硬度高,抗老化性强(耐候性强于玻璃),玻璃长期使用存放不发霉,且有一定的自洁效果.AR增透减反膜玻璃产品广泛应用于**文博展示、低反射幕墙、广告机玻璃、节能灯具盖板玻璃、液晶显示器保护玻璃等多行业。
我们的愿景：卷柔让光学更具价值！
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上海卷柔科技以现代镀膜技术为核心驱动力，通过镀膜设备、镀膜加工、光学镀膜产品服务于客户，努力为客户创造新的利润空间和竞争优势，为中国的民族制造业的发展贡献力量。

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