光学薄膜膜系设计2-1

第三章光学薄膜膜系设计1、减反射薄膜的设计•光学元件表面反射造成的问题–光能量损失，使像的亮度降低；–杂散光造成像的衬度降低，分辨率下降。第三章光学薄膜膜系设计•1、减反射薄膜的设计•2、高反膜的设计•3、中心分束膜的设计•4、截至滤光片的设计•5、带通滤光片的设计•6、偏振薄膜1、减反射薄膜的设计•1.1单层减反射薄膜的设计•1.2双层减反射薄膜的设计•1.3多层减反射薄膜的设计•1.4高折射率基地上减反膜设计•1.5防眩光吸收膜1.1单层减反射薄膜的设计•规整膜系：各层薄膜的光学厚度为设计波长的四分之一。•设计波长（参考波长、中心波长）•膜系：G/HLM/A，•G代表基底•H（L、M）代表高（低、中）折射率膜层并且光学厚度为设计波长的四分之一•A代表出设介质（一般为空气）1.1单层减反射薄膜的设计312112231222231223122223122314)12(coscos22)12(0/,2)12(0sin)/(cos)(sin)/(cos)(mdNdNmmR例子•折射率为1.52的玻璃，要在波长500纳米处垂直入射.得到零反射率，需要做什么样的膜层，也就是如何选择折射率和薄膜的光学厚度？2329.152.1112504/cos20nnnndnd（纳米）时，当缺点：1、剩余反射率还太高；2、破坏色平衡单层减反射膜G/L/A1.52/1.38/11.2双层减反射薄膜的设计1.521.71.3819013.152.17.12Y1.38膜堆44001.2双层减反射薄膜的设计缺点：1、剩余反射率还太高2、破坏色平衡3、通带越来越窄（和单层膜比较）V型双层减反射膜G/HL/A1.52/1.7,1.38/1膜堆44001.2双层减反射薄膜的设计•1.521.71.381)43(9013.152.17.1419013.152.17.1)42(52.122212100ndYndYndY1.381.7膜堆4200膜堆4200A.与无关。即:B.存在C.D.0R22102100SSnnnnnnR2011R02RR12nnSnn2SnnnfR,,211SnnnfR,,2122nR01204.0特点:可得到W形透射光谱曲线。1.2双层减反射薄膜的设计W型双层减反射膜G/HHL/A缺点：明显的反射峰（中心波长）1.3三层减反射薄膜的设计11.382.051.62R1R21.5200733.052.1/62.105.252.1/62.105.200136.01/38.105.21/38.105.2222min2222min1RR2212122121020)1(4)1()1)(1()sin1/(RRRRFRRRRTFTT三层减反射膜G/MHHL/AG/M2HL/A下图是此膜系的一条可能的曲线。注意：在薄膜光学中，为了使一次具体的计算结果不被局限在一个特定的波段，引入了一个中间变量——相对波数，。R015.0g1Rg0g特性分析AHLMG2a.对g=1，三层膜中有一层虚设层2H，致使对λ0的有效膜堆是显然，此值小于膜堆的R值；b.对g≠1的其它相当宽的波数段，R值比任何一种两层膜都低。223212232111nnnnnnRSSAHLG2AMLG特性分析AHLMG2各层膜参数对膜系总体性能的影响规律a.改变(N2d2)，可使Tmax移到不同的波长；b.改变N1、N3、d1、d3、中任何一个，可改变减反射带宽（波段宽度）和T-λ曲线波形。四层和四层以上增透膜的设计•通常遇到的问题：–a.三层膜系的增透波段不够宽，或剩余反射率还太高；–b.满足设计要求的三种材料无法找全。解决的办法a.在2H层两侧增加新膜层。每加一层，应对可能的组合进行计算对比，直至满足要求；b.以两种材料为基础，按照先简后繁的原则：“用两层厚的H.L替代M层”；“用不等厚的H.L替代M层”；“用对称（不一定等厚）的三层膜LHL替代M层”；直到满足要求。LHnn,40•C替代层技术•等效定律–任意一个周期性对称膜系都存在一个单层膜与之等效。–等效折射率就是基本周期的等效折射率；等效相位厚度等于基本周期的等效相位厚度的周期数倍。光学薄膜膜系的计算机优化•优化一个可达到指标的最少层数的1/4膜系结构；•用三层对称膜系合成折射率不易实现的膜层；•再次优化膜层厚度，以补偿合成所带来的特性下降。•K9/MH1H2H3L/AnM=1.63,nH1=1.95,nH2=2.32,nH3=1.87,NL=1.38•nH1=1.950.379H20.215L0.379H2•nH3=1.870.288L0.384H20.288L•K9/M0.379H20.215L0.379H2H20.288L0.384H20.288LL/A•K9/1.14M0.364H20.21L2.63H20.253L0.368H21.14L/A1.4高折射率基底的减反射膜•递减法•膜层厚度均为1/4波长；•折射率从基底到空气依次减小；•K层膜实现k个波长位置的零反射；•反射点的波长位置分别为：kskknnnnnnnnnn12312010000021,41,)2(21,)1(21,21kkkkkkkk1.5防眩光吸收膜有吸收的减反射薄膜LCD玻璃作业•P81,2.12.2题