一、光學薄膜的定義

由薄的分層介質構成的（de），通過界麵傳（chuán）播光束一類光學介質材料（liào），光學薄膜已經廣泛用於光學和光電（diàn）子技術領域，製造各種光學儀器。

光學薄膜的定義是：涉（shè）及光在傳播（bō）路徑過程中（zhōng），附著在光學器件表（biǎo）麵（miàn）的厚度薄而均勻的介質膜層，通（tōng）過分層介質膜層時的反射、透（折）射（shè）和偏振等特（tè）性，以達到我們想要的在某一或（huò）是（shì）多個波段範圍內的光的全部透（tòu）過或光的全部反射或偏振分離等各特殊形態的光。

平（píng）時戴的眼鏡、數碼相機（jī）、各（gè）式家電用（yòng）品，或者是鈔票上的防偽技（jì）術，皆能被稱之為光學薄膜技術（shù）應（yīng）用之（zhī）延伸。倘若沒有光（guāng）學薄膜技術作為發展基礎，近代光電、通訊或是鐳射技術將無（wú）法有所進展，這（zhè）也顯示出光學薄（báo）膜技術研（yán）究發展的重要性。

光學（xué）薄膜係指在光（guāng）學元件或獨（dú）立基板上，製鍍上或塗布一（yī）層或多層介電質膜或金屬膜或這兩類膜的組合，以改變光波（bō）之傳遞特性，包括光的透射、反射、吸收、散射、偏振及相位改變。故經由適當設計可以調變不同波段元件表麵之穿透率及反射率，亦可以使不同偏振平麵的光具有不同的特性。

一般來說，光學薄膜的（de）生產方式主要分為幹法和（hé）濕法的生產工藝。所謂的幹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（qì）體後附著在一個固體基（jī）材的表麵上，完成塗布加工。日常生活中所看到裝飾用的金（jīn）色、銀色或（huò）具（jù）金屬質感的（de）包裝膜，就是以幹式塗布（bù）方（fāng）式製造（zào）的產品。但是在實（shí）際量產的考慮下，幹式塗布運用的範圍小於濕式塗布。濕式塗布一般的做法是把（bǎ）具有各種功能的成分混合成液態塗料，以不同的加工方式塗（tú）布在基材上，然後使液態塗料幹燥固化做成產品。

二、薄膜幹涉原理

1.光的波動性

19世紀60年代（dài），美國物理學家麥克斯（sī）韋發展了電磁理論，指出光是一種電磁波，使波動說發展到了相當完美的地步。

由於各種頻率的電磁波在真空中的傳播速度相等，所以頻率不同的電磁波，它們的波長也就不同。頻率高的波長短，頻率低的波長長。 射線（xiàn）等的波長（或頻率）的大小（xiǎo），把它們依次排成一個譜，這個（gè）譜叫電磁波譜。

在電磁（cí）波譜中，波長最長的（de）是無線電波，無線電波又因波長的不同而分（fèn）為長波、中波、短波、超短波和微波等。其次是紅外線、可見光和紫外線，這三部（bù）分（fèn）合稱（chēng）光輻射。在（zài）所有的電磁波中，隻有可（kě）見光可以被人眼所看到。可見光的波（bō）長約（yuē）在0.76微米到0.40微米之間，僅占電磁波譜中很小的一部分。再次是X 射（shè）線。波（bō）長最短的電磁波是y射線。

光既然是一種電磁波，所以在（zài）傳播過程中，應該變現出所具有的特征-----幹涉、衍射、偏振等現象。

2.薄膜幹涉

薄膜可以是（shì）透明固體、液（yè）體或由兩塊玻璃所夾（jiá）的氣體薄層。入射光經薄膜上表麵反射後得第一（yī）束光（guāng），折射光（guāng）經薄膜下（xià）表麵反射，又經上表麵折射後得第二束光（guāng），這兩束光在薄膜（mó）的（de）同側，由同一入射（shè）振動分出，是相幹光，屬分振幅幹涉。

若光源為擴展光源（麵光源），則隻（zhī）能在（zài）兩相幹光束的特定（dìng）重疊區才能觀察到幹涉，故屬定（dìng）域幹涉。對（duì）兩表（biǎo）麵互相平行的平麵薄膜，幹涉條紋定域在無窮遠，通常借助於會聚透鏡在其像方焦麵內觀察（chá）;對楔形薄膜，幹涉（shè）條紋定域在薄膜附近。

 

 

光是由光源中原子或分子的運動狀態（tài）發生變化輻射出來的，每個（gè）原子或分子每一次（cì）發出的光波，隻有短短的一列（liè），持續時間約為10億秒對於兩個獨立的光源來（lái）說，產生幹涉的三個條件，特別市相位相同（tóng）或相位差恒定不變這個條件（jiàn），很（hěn）不容易滿足，所以兩個獨立的一般光源是不能構成相幹（gàn）光源的。不僅如此，即使是同（tóng）一個光源上不同（tóng）部分發出的光，由於它們是（shì）不同的原子或分子所發出的，一般也不會幹涉。

3.光學薄（báo）膜特點分類

主要的光學薄膜器件包括反射膜、減反射膜、偏振膜、幹涉濾光片和分光鏡等（děng）等（děng），例如采用減反射膜後可使複雜的光學鏡頭（tóu）的光通量損失成（chéng）十倍的減小；采（cǎi）用高（gāo）反射（shè）膜比的反射鏡可使激光器的輸出功率成倍提高；利用光學薄膜可提高矽電池的效率和穩定（dìng）性。

光學薄膜根據（jù）其（qí）用途分類、特性與應用可分為：反射（shè）膜（mó）、增透膜/減（jiǎn）反射膜、濾光片、偏光片/偏光膜、補償膜/相位差板、配向膜、擴散膜/片、增亮膜/棱鏡片/聚光片、遮光膜/黑白膠等。相關衍生的種類有光學級保護膜、窗（chuāng）膜等。

 

 

光學薄膜的特點是：表（biǎo）麵光滑，膜層之間的（de）界麵呈（chéng）幾（jǐ）何分割；膜層的折射率在界麵上可以發生躍變，但在膜層（céng）內是連續的；可（kě）以（yǐ）是透明介質，也可以是吸收介質；可以是法向均勻的，也可以是法向不均勻的。實際應用的薄（báo）膜要比理想薄膜複雜得多。這（zhè）是因為：製備時，薄膜的光學性質和物理性（xìng）質偏離大塊材料，起表麵和界麵（miàn）是粗糙的，從（cóng）而導（dǎo）致光束的漫反射；膜層之間的相互滲透形成（chéng）擴散界（jiè）麵；由（yóu）於（yú）膜層的生（shēng）長、結構、應力等原因，形成（chéng）了薄膜的各（gè）種向（xiàng）異性（xìng）；膜層具有複雜的時間效應。

反射膜一般可分為兩類，一類是金屬反射膜，一類是全電介（jiè）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（xué）表麵的反射率。