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第1章 薄膜光学基础知识
光在通过分层媒质时，来自不同界面的反射光、透射光在 光的入射及反射方向产生光的干涉现象。
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厚度为波长量级
能够产生干涉作用
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薄膜光学的研究对象
第1章 分支
➢它研究的对象是膜层对光的反射、透射、 吸收以及位相特性、偏振效应等；
➢ 1891年丹尼斯.泰勒（Dennis Taylor）在它的文章 中写到，在使用几年后的普通物镜的火石玻璃透 镜上“失泽”现象是十分明显的。我们很高兴的 是，能够使这种火石玻璃的拥有者放心，通常用 怀疑眼光看待的这层使玻璃“失泽”的薄膜，却 正是观测者的“挚友”，因为它增加了物镜的透 射率。
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第1章 薄膜光学基础知识
➢ 干涉现象是薄膜光学的起源 ➢ 1801年托马斯. 杨干涉实验是其理论基础 ➢ 夫琅和费在1827年制成了第一批减反射膜 ➢ 1873年，麦克斯韦的巨著《论光和磁》，进一
步奠定了薄膜光学的理论基础
➢ 1930年油扩散泵的出现促进了光学薄膜的发展 ➢ 各种制备技术是光学薄膜发展的保障
精品
第1章-光学薄膜基础知识
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第1章 薄膜光学基础知识
光学薄膜器件
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第1章 薄膜光学基础知识
1、光学薄膜的发展历史
人类最早发现的五光十色的肥皂泡； 水面上彩色斑烂的油膜； 两玻璃片间的空气层中常呈现出色彩鲜艳的光环； 所有这些现象早在十七世纪就引起了许多自然科学家的 注意，他们各自部提出了一些初步解释，但均不令人满意 ； 1801年托马斯 ．杨干涉实验结果以及菲涅耳对此进一步 发扬光大以后，上述现象才彻底为人们弄清，物理光学的基 础才从此建立起来．今天我们可以说，整部薄膜光学的物理 依据就是光的干涉。
T＝(0.97)7＝80.7%．
未镀膜： T=(0.92)7=55.7%
➢ 这比没有经过镀膜处理的系统提高了约25％的透射能量
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第1章 薄膜光学基础知识
➢ 20世纪中期：主要是在薄膜设备的改进与镀膜产 品种类以及质量的提高得到了发展，形成了典型 的减反射、高反射、滤光片等光学薄膜器件；
第1章 薄膜光学基础知识
➢ 事实上，泰勒发展了一种用化学侵蚀产生“失泽” 而制作化学减反膜的方法。
➢ 目前制备光学应用的薄膜的主要方法是真空蒸发 法和溅射法，后者在十九世纪中叶就发现了，而 前者可追朔到二十世纪初。
➢ 但在1930年以前，它们不能作为实用的镀膜方法， 因为没有获得高真空的真正适用的抽气机，直到 1930年出现了油扩散泵—机械泵抽气系统以后， 制造实用的真空镀膜机才成为可能。
➢ 20世纪末－21世纪初光电子技术得到了飞速发展， 光学薄膜器件向性能要求和技术难度更高、应用 范围和知识领域更广、器件种类和需求数量更多 的方向迅速发展；
➢ 随着数码相机、数码摄像机、背投电视以及光纤 通信的发展，光学薄膜产品需求数量巨大，特对 是对偏振分束膜、消偏振分束膜、超窄带滤光片、 超宽带截止滤光片等复杂膜系的要求越来越高；
几乎所有的光学系统、光电系统和光电仪器都离不 开光学薄膜的应用，而且到目前为止，也没有发现 有别的技术可以取代光学薄膜；
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第1章 薄膜光学基础知识
薄膜光学发展的三大推动力
➢20世纪60年代的发明的激光器
➢20世纪末光通信波分复用技术(DWDM滤光片）
➢今天，新型微结构功能薄膜的出现给光学 与光电子薄膜技术注入新的生命力
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第1章 薄膜光学基础知识
➢ 夫琅和费早在1827年制成了可以说是第一批减反射膜，他 将经过精细地抛光的平面玻璃一半放在浓硫酸或浓硝酸中 腐蚀。将玻璃上的酸液清洗干净之后发现，经酸腐蚀的表 面所反射的光强远低于另一半表面的反射光强，即酸经过 的那部分玻璃表面失掉了某种成分，形成薄薄一层折射率 比玻璃基底折射率低的失泽层，不过玻璃还未遭刻蚀；
新概念、新材料、新设计、新方法、新应用
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第1章 薄膜光学基础知识
2、什么是薄膜光学？
➢ 薄膜可分成两大部分，第一部分是光学薄膜，第 二部分是光学波导及其相应器件；
➢ 前者的特点是光横穿过薄膜而进行传播；后者的 特征是光沿着平行薄膜界面的方向在膜内传播，
➢ 对于光学薄膜，在一块基片上淀积五、六十层膜 并非罕见，涂镀工艺是比较成熟的；
➢ 而对光学波导，则膜层层数一般不多，通常仅用 一层膜，其镀制工艺仍处在发展初期。
➢ 本课程讲的是第一种情况。
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第1章 薄膜光学基础知识
Optical thin films：通常意义的光学薄膜；
Optical coatings:一般来讲薄膜敷于光学玻璃、塑
料、晶体等基底上；
OOpptticicalallalyaeyresr:s光:光学学薄薄膜膜的的一一个个特特点点是是分分层层结结构构；；
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第1章 薄膜光学基础知识
➢ 三十年代中期德国的鲍尔和美国的斯特朗先后用真空蒸发 方法制备了单层减反射膜，这种简单的减反射膜至今在一 般的光学装置上还被大量地应用。
折射率为1.52的玻璃敷有折射率为1.38的氟化镁薄膜 后，单面的反射损失可从4.2%减少到1.5%左右，例如7块 平板系统镀膜后，在参考波长上总的透射率可近似地估计 为：
➢简而言之，它主要研究光在分层媒质中的 传播规律性。
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薄膜光学的实质
第1章 薄膜光学基础知识
光在通过分层媒质时，来自不同界面的反射光、 透射光在光的入射及反射方向产生光的干涉现象;
➢ “因为其适时光仍和另一半表面一样(实际上更高)，以致 在透射光中仔细检查也不能找出它们的分界线来，”经过
硫酸或硝酸的这种处理之后，有些牌号的玻璃表面呈现美
丽鲜艳的色彩；使光沿各种不同的角度入射，则色彩婉如 肥皂泡一样变幻无穷。
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第1章 薄膜光学基础知识
➢ 1886年瑞利在英国皇家协会报告说：“失泽”的 冕玻璃平板，其反射比刚抛光更低原因是玻璃形 成了薄薄的一层膜。