減反射膜原理干貨分享

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上海卷柔新技術光電有限公司是一家專業研發生產光學儀器及其零配件的高科技企業，公司2005年成立在上海閔行零號灣創業園區，專業的光電鍍膜公司，技術背景依托中國科學院，卷柔產品主要涉及光學儀器及其零配件的研發和加工；光學透鏡、反射鏡、棱鏡，平板顯示，安防監控等光學鍍膜產品的開發和生產，為全球客戶提供上等的產品和服務。

減反射膜又稱增透膜、AR膜、AR片、減反射膜、AR濾光片，它的主要功能是減少或消除透鏡、棱鏡、平面鏡等光學表面的反射光，從而增加這些元件的透光量，減少或消除系統的雜散光。*簡單的增透膜是單層膜，它是鍍在光學零件光學表面上的一層折射率較低的薄膜。如果膜層的光學厚度是某一波長的四分之一，相鄰兩束光的光程差恰好為T,即振動方向相反，疊加的結果使光學表面對該波長的反射光減少。適當選擇膜層折射率，這時光學表面的反射光可以完全消除。

減反射膜又稱增透膜、AR膜、AR片、減反射膜、AR濾光片，它的主要功能是減少或消除透鏡、棱鏡、平面鏡等光學表面的反射光，從而增加這些元件的透光量，減少或消除系統的雜散光。*簡單的增透膜是單層膜，它是鍍在光學零件光學表面上的一層折射率較低的薄膜。如果膜層的光學厚度是某一波長的四分之一，相鄰兩束光的光程差恰好為π,即振動方向相反，疊加的結果使光學表面對該波長的反射光減少。適當選擇膜層折射率，這時光學表面的反射光可以完全消除。一般情況下，采用單層增透膜很難達到理想的增透效果,為了在單波長實現零反射,或在較寬的光譜區達到好的增透效果，往往采用雙層、三層甚至更多層數的減反射膜。減反射膜是應用*廣、產量*大的一種光學薄膜，因此，它至今仍是光學薄膜技術中重要的研究課題，研究的重點是尋找新材料，設計新膜系,改進淀積工藝,使之用*少的層數，*簡單、*穩定的工藝，獲得盡可能高的成品率，達到*理想的效果。對激光薄膜來說，減反射膜是激光損傷的薄弱環節，如何提高它的破壞強度，也是人們*關心的問題之一。

光具有波粒二相性，即從微觀上既可以把它理解成一種波、又可以把他理解成一束高速運動的粒子(注意，這里可千萬別把它理解成一種簡單的波和一種簡單的粒子。它們都是微觀上來講的。紅光波的波長=0.750微米 紫光波長=0.400微米。而一個光子的質量是 6.63E-34 千克. 如此看來他們都遠遠不是我們所想想的那種宏觀波和粒子.) 增透膜的原理是把光當成一種波來考慮的，因為光波和機械波一樣也具有干涉的性質。

在鏡頭前面涂上一層增透膜(一般是"氟化鈣",微溶于水),如果膜的厚度等于紅光(注意：這里說的是紅光)在增透膜中波長的四分之一時,那么在這層膜的兩側反射回去的紅光就會發生干涉,從而相互抵消,你在鏡頭前將看不到一點反光,因為這束紅光已經全部穿過鏡頭了.

為什么我從來沒有看到沒有反光的鏡頭? 原因很簡單,因為可見光有“紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫”七種顏色，而膜的厚度是**的，所以只能照顧到一種顏色的光讓它完全進入鏡頭，一般情況下都是讓綠光全部進入的，這種情況下，你在可見光中看到的鏡頭反光其顏色就是藍紫色，因為這反射光中已經沒有了綠光。膜的厚度也可以根據鏡頭的色彩特性來決定。

定義及其設計：

二十世紀三十年代發現的增透膜促進了薄膜光學的早期發展.對于技術光學的推動來說，在所有的光學薄膜中，增透膜也起著*重要的作用.直至今天，就其生產的總量來說，它仍然超過所有其他的薄膜 因此，研究增透膜的設計和制備教術，對于生產實踐有著重要的意義.

我們都知道，當光線從折射率n0的介質射入折射率為n1的另一介質時，在兩介質的分界面上就會產生光的反射.如果介質沒有吸收，分界面是一光學表面，光線又是垂直入射，則反射率R為透射率為

透射率為：

例如，折射率為1。52的冕牌玻璃，每個表面的反射約為4.2%左右。折射率較高的火石玻璃，則表面反射更為顯著.這種表面反射造成了兩個嚴重的后果：光能量損失，使象的亮度降低;表面反射光經過多次反射或漫射，有一部分成為雜散光，*后也到達象平面，使象的襯度降低，從而影響系統的成象質量，特別是電視、電影攝影鏡頭等復雜系統，都包臺了很多個與空氣相鄰的表面，如不敷上增透膜將完全不能應用.

目前已有很多不同類型的增透膜可供利用.以滿足技術光學領域的極大部分需要.可是復雜的光學系統和激光光學，對減反射性能往往有特殊嚴格的要求.例如.大功率激光系統要求某些元件有極低的表面反射，以避免敏感元件受到不需要的反射的破壞.此外，寬帶增透膜提高了象質量、色平衡和作用距離，而使系統的全部性能增強.因此，生產實際的需要促使了減反射膜的不斷發展.

在比較復雜的光學系統中， 入射光的能量往往因多次反射而損失。例如，**照相機的鏡頭有六、七個透鏡組成。反射損失的光能約占入射光能的一半，同時反射的雜散光還要影響成像的質量。為了減少入射光能在透鏡玻璃表面上反射時所引起的損失，常在鏡面上鍍一層厚度均勻的透明薄膜(常用氟化鎂MgF2，其折射率為1.38，介于玻璃與空氣之間)，利用薄膜的干涉使反射光能減到*小，這樣的薄膜稱為增透膜。

現在我們來看一下簡單的單層增透膜。設膜的厚度為e，當光垂直入射時，薄膜兩表面反射光的光程差為 2ne，由于在膜的上、下表面反射時都有相位突變 ，結果沒有附加的相位差，兩反射光干涉相消時應滿足：

單層增透膜

單層增透膜膜的*小厚度應為(相應于k=0 )

由于反射光相消，因而透射光加強。

單層增透膜只能使某個特定波長λ的光盡量減少反射，對于相近波長的其他反射光也有不同程度的減弱，但不是減到*弱，對于一般的照相機和目視光學儀器，常選人眼*敏感的波長λ=550nm作為“控制波長”，在白光下觀看此薄膜的反射光，黃綠色光*弱，紅光藍光相對強一些，因此鏡面呈籃紫色。

有些光學器件需要減少其透射率，以增加反射光的強度。如氦氖激光器中的諧振腔反射鏡，要求對波長λ=632.8nm 的單色光的反射率達99%以上。如果把低折射率的膜改成同樣厚度的高折射率的膜，則薄膜上下表面的兩反射光使干涉加強，這就使反射光增強了，而透射光就減弱，這樣的薄膜就是增反膜或高反射膜。一般的單層增反膜可使反射率提高到30%以上，而多層增反膜可以提高的更多。由于這種介質膜對光的吸收很少，所以比鍍銀、鍍鋁的反射鏡效果更佳。

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