一、增透膜介紹
>uQ!B/C! ;w1h) 用于玻璃和塑料基底上的增透膜
, vky 在眾多的光學(xué)系統(tǒng)中,一個相當(dāng)重要的組成部分是鏡片上能降低反射的鍍膜。在很多應(yīng)用領(lǐng)域中,增透膜是不可缺少的,否則,無法達到應(yīng)用的要求。
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VC.r 就拿一個由18塊透鏡組成的35mm的自動變焦的照相機來說,假定每個玻璃和空氣的界面有4%的反射,沒有增透的鏡頭光透過率為27%,鍍有一層膜(剩余的反射為1.3%)的鏡頭光透過率為66%,鍍多層膜(剩余的反射為0.5%)的為85%。
}x%"Oq|2]x c`iSe$eS 在這篇文章中,列舉了一些簡單的增透膜和使用的材料。值得注意的是由于玻璃可以被高溫加熱,而塑料不能,因此,對玻璃和塑料必須選用不同的膜料和膜層設(shè)計。
o$Jk27 o?b"B+# 用于玻璃基底的增透膜
#0mn_#-P) {!-w|&bF 經(jīng)典的單層增透膜由一薄層MgF2構(gòu)成,MgF2在510nm時的折射率為n=1.38,需要的膜厚為d=92nm。因此,在510nm波長時膜層有一個光學(xué)密度(厚度)n*d為1/4的波長。鍍在加熱到250-300°C的玻璃基底上的MgF2,不但牢固,穩(wěn)定,并且相當(dāng)方便,經(jīng)濟,直接使用蒸發(fā)船便可。
K,So#Ui 想得到更低的反射率,最簡單的方法是鍍一層CeF3和一層MgF2(各為1/4的光學(xué)厚度),可用蒸發(fā)船。圖1是單層和2層膜的反射曲線。2層膜的優(yōu)點是在可見光范圍的中段有更低的反射率,缺點在于在紅,藍端的反射率上升過快。
qOng?(I P[Qr[74) 由于2層膜的效果不理想,為了達到理想的效果,必須使用3層或多層膜。
u^{Q|o:=x A$-{WN.W 經(jīng)典的3層膜由一層1/4光學(xué)厚度的中折射率物質(zhì)(1.6-1.7),一層1/2光學(xué)厚度的高折射率物質(zhì)
UP,(zKTA (2.0-2.2)和一層1/4光學(xué)厚度的低折射率物質(zhì)組成。最常用的是Al2O3,ZrO2和MgF2。圖1顯示
fxc~5~$> 在整個光學(xué)敏感段(410-680nm)的反射率低于0.5%。
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Xk 3層增透膜的膜料選擇
sT/pA^rnnR ^c=@2#^\ 膜料對膜層效果有決定性的影響。除了理想的折射率,每次鍍膜時穩(wěn)定的折射率,均勻的膜層,低吸收性,牢固性,穩(wěn)定性也非常重要。
7$^V_{ej p1 o?^A& MgF2是最常用的第三層低折射率物質(zhì)。但是,由于塑料不能被高溫加熱,用MgF2會使膜層變軟和不穩(wěn)定,此時,SiO2是最佳的選擇。
H\O|Y@uVr Jcy`:C\Ay Al2O3是最常用的第一層中折射率物質(zhì)。它的膜層從紅外到紫外線有相當(dāng)高的透過率,十分牢固,穩(wěn)定,并且每次鍍膜時有穩(wěn)定的折射率。
BG'gk#J+f K[ylyQ1 ZrO2通常被用作第二層高折射率物質(zhì)。它的優(yōu)點是從250到7000nm有寬廣的透過率,并且,膜層牢固,穩(wěn)定。但是,每次鍍膜時呈現(xiàn)不同的折射率,也就是折射率會隨著膜厚的增加而降低,這種現(xiàn)象可能和它的特殊晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)。圖2顯示了在五個單獨的膜層中ZrO2不同的折射率。我們可以看到和和同次性的膜料相比,折射率有急劇的上升,特別是在中段。ZrO2的另一個缺點是在蒸發(fā)是它只是部分的溶解,因此,很難得到均勻的膜厚。
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