AR(减反射)膜综述

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AR膜技术报告目录•AR膜介绍•AR膜产品结构•AR膜增透原理•AR膜分类•AR膜用途•AR膜使用原料•AR膜的加工方法•HC膜的加工方法•结论AR膜介绍•AR膜又称减反射膜又称增透膜,•主要功能:减少或消除透镜、棱镜、平面镜等光学表面的反射光,从而增加这些元件的透光量。•减反射膜是应用最广、产量最大的一种光学薄膜,因此,它至今仍是光学薄膜技术中重要的研究课题.•在很多应用领域中,增透膜是不可缺少的,否则,无法达到应用的要求。就拿一个由18块透镜组成的35mm的自动变焦的照相机来说,假定每个玻璃和空气的界面有4%的反射,没有增透的镜头光透过率为27%,镀有一层膜(剩余的反射为1.3%)的镜头光透过率为66%,镀多层膜(剩余的反射为0.5%)的为85%。AR膜产品结构•AR膜产品结构图PSAARPETHC保护膜离型膜AR膜增透原理•光具有波粒二相性,即从微观上既可以把它理解成一种波、又可以把他理解成一束高速运动的粒子(注意,这里可千万别把它理解成一种简单的波和一种简单的粒子。它们都是微观上来讲的。红光波的波长=0.750微米紫光波长=0.400微米。而一个光子的质量是6.63E-34千克.如此看来他们都远远不是我们所想想的那种宏观波和粒子.)增透膜的原理是把光当成一种波来考虑的,因为光波和机械波一样也具有干涉的性质。•在镜头前面涂上一层增透膜(一般是氟化钙,微溶于水),如果膜的厚度等于红光(注意:这里说的是红光)在增透膜中波长的四分之一时,那么在这层膜的两侧反射回去的红光就会发生干涉,从而相互抵消,你在镜头前将看不到一点反光,因为这束红光已经全部穿过镜头了.•为什么我从来没有看到没有反光的镜头?原因很简单,因为可见光有“红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫”七种颜色,而膜的厚度是唯一的,所以只能照顾到一种颜色的光让它完全进入镜头,一般情况下都是让绿光全部进入的,这种情况下,你在可见光中看到的镜头反光其颜色就是蓝紫色,因为这反射光中已经没有了绿光。膜的厚度也可以根据镜头的色彩特性来决定。AR膜分类•AR膜可以分为单层减反膜和多层减反膜一单层减反膜为了减小表面反射光,最简单的途径是在基材表面上镀一层低折射率的薄膜。AR膜分类•理想的单层减反膜的条件是:•膜层的光学厚度为1/4波长•其折射率为入射介质和基片折射率乘积的平方根•在可见区,使用得最普遍的是折射率为1.52左右的冕牌玻璃。根据上面理论计算,其理想的增透膜的折射率为1.23,但现能利用的薄膜的最低折射率是1.28(MgF2)。•AR膜的两个主要的缺陷:•对于常用的玻璃基底,很难实现零反射•只能实现单一波长零反射,色中性差。AR膜分类•二多层减反膜•在薄膜上镀两层以上反射材料的称为多层AR膜,多层比单层有更好的性能,如下图,左边是单层AR膜,右边是多层AR膜。AR膜用途•主要应用•望远镜,眼镜,数字相机镜头,LCD投影系统,光学窗口,保护镜,笔记本,电脑,手机,电视,眼镜,触摸屏等AR膜使用原料•光学增透膜的研制,不仅要考虑它的透射率,而且还要考虑它的硬度,耐热、耐寒性,与玻璃等光体的接合力度,耐光照射性,吸热强度等因素,能满足这么多条件的材料可想而知是很困难的。根据适合不同的需求,目前人们发现、常用的材料有、氟化镁、二氧化钛、二氧化硅、三氧化二铝、二氧化锆、ZnSe、ZnS陶瓷红外光红外增透膜、乙烯基倍半硅氧烷杂化膜等。由于一般光学介质都是玻璃,并在空气中使用,那增透膜的折射率应接近1.23。现实中折射率小于氟化镁(折射率为1.38)的镀膜材料很少见,而且像氟化镁那样很好的满足各种条件的材料更是稀少。因此,现在一般都用氟化镁镀制增透膜。虽然金刚石是迄今为止自然界中性能最优良的材料,但是存在工艺条件过于苛刻和成本高的问题。目前,大规模的使用金刚石薄膜的条件还不具备。通过人们对增透膜的不断发展和研究,相信会有比金刚石更为合适的材料被我们所发现利用,或者金刚石被大规模的使用。AR膜使用原料•产品材质:玻璃、光学水晶、塑胶(PMMA,PC,PET)•PET厚度:0.125,0.188,1.08微米•PC厚度:0.5,0.7,1.0,2.0微米AR膜的加工方法•随着增透膜的不断开发和研究,光学增透膜的镀膜技术也在不断的发展。光学增透膜的厚度要控制在可见光波长1/4的数量级上,增透膜的均匀度的要求也非常的苛刻。尽管如此,在人们的不懈探索中,还是掌握了不少行之有效、先进的镀膜技术。目前,常用的镀膜方法有真空蒸镀、化学气相沉积、溶胶—凝胶镀膜等方法。三者相比较,溶胶—凝胶镀膜设备简单、能在常温常压下操作、膜层均匀性高、微观结构可控,适于不同形状、尺寸的基片、能通过控制配方、制备工艺得到高激光破坏阈值的光学薄膜,已成为高功率激光薄膜的最具竞争力的制备方法之一。AR膜的加工方法•常用四分之一波长的薄膜,并没有使透射光的光强达到最大,也就是说没有使反射光达到最弱。主要是要增透的光往往不是单色的,而是有一定的频宽,而对于一个增透膜只对某一波长的单色光有完全增透的作用。因此可以通过多层镀膜技术来改善增透效果,同时也增加了透射光的线宽△波长,也就是频宽。随着人们对增透膜的应用和发展,有人设想为细小的光纤进行镀膜,由此可见这需要多么精密的镀膜技术。HC膜的加工方法•加硬膜由于塑料镜片表面较软必须镀加硬膜,增透膜镀的好坏取决于加硬膜的牢固度与抗磨擦的能力。加硬分两种形式,即化学加硬法和物理加硬法。物理加硬是在真空离子镀膜机内进行,采用冷镀不加温,先镀加硬膜然后镀增透膜。加硬膜材料一般为一些晶体材料、金属氧化物、等。最近新型类金刚石(DLC)抗磨加硬膜其优良的特性,使其成为人们竞相研究的热点。化学加硬法是在树脂眼镜片表面镀上一种硬度高且不易脆裂的有机物膜层,如以乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)和3-硫醇基丙基三乙氧基硅烷(MPTES)为单体的UV固化膜、以甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷为单体,掺杂环氧树脂的耐磨膜等。化学加硬采用浸蚀法,把塑料镜片浸入加硬液中,慢慢提取出来,提取的速度很关键,直接关系到加硬层的膜厚均匀性。然后直接送入恒温箱中90℃恒温2小时,烘干后进行检验,把加硬液涂得不均匀或者表面有疵病的镜片选出来,重新加工或者报废,需要镀膜的镜片用超声波清洗机清洗烘干,然后立即镀膜。一般加硬膜层的厚度在1~10µm左右。CR-39(烯丙基二甘醇碳酸酯)塑料片未加硬前表面易划伤,加硬后硬度可以达到7H(用7H的铅笔划膜层的表面,没有划痕)。结论•AR膜生产的三种工艺,真空蒸镀、化学起相沉积、溶胶—凝胶镀膜。•HC膜生产的两种工艺,化学加硬法和物理加硬法。•不管是AR膜或者HC膜就目前涂胶线的设备无法生产,但是我们可以涂布PSA、覆合离型膜、覆合保护层等工序。

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