H
2 N H d cos H
,
L
2 N L d cos
L
25
M
p
M HpM Lp
cosH
i Hp sinH cosL
8
i
Hp
sin L
iHp sinH cosH iLp sinL cosL
Ms
MHsMLs
cosH
iHs sinH
i Hs
sin H
cosL
cosH iLs sinL
i Hs
第2章 光学薄膜膜系设计及其应用
2.3 中性分光膜
1
2.3.1 金属分束膜
1. 金属分束膜 特点： k/n值越大，吸收越小，Ag, Cr, Ni80Cr20 问题： 吸收大，R+T 仅 60%—70% .
优点：中性好， 光谱范围宽， 膜系简单
4
ห้องสมุดไป่ตู้
G/Ag(5nm)/A
5
G/Cr(15nm)/A
多层分光膜 G/(HL)82H/G 45度入射 基片折射率3.5， 膜层折射率2.38，1.35 设计波长4600
24
Hp N H / cos H , Hs N H cos H ,
Lp N L / cos L , Ls N L cos L ,
N H sin H N L sin L N 0 sin 0
arctnngH L 30.422,nGsin45nHsin
nG2
n2Ln2L2nnHH22
21.3822.352 1.68 1.3822.352
22
多层分光膜G/ (HL) 8 /G 45度入射
基片折射率1.66， 2.38，1.35
23
例题
在硅基底（折射率3.5）上镀3微米到5微米的 分光膜，角度为45，分光比为1：1，材料为硫 化锌和氟化镁，计算4微米处的反射率？
θB叫布儒斯特角或偏振角。 20
增加S偏振 光的反射率 H,L同时满足布儒斯特角， nH nL 对p分量有效折射率相等: cosH cosL 并符合折射定律: n H s iH n n Ls iLn n ss isn
tg H
nL nH
得偏振条件:
ns sins
nHnL nH 2 nL2
21
说明：a. 0 0 , R R s R p / 2 b. H，L均指工作时的有效厚度 nc do s04 其实际厚度是： nHdH40 cosH nLdL40 cosL 显然，介质分束膜就是周期性多层膜的又一种应用。
13
单层分光膜 G/H/A
G/TiO2/A
14
15
16
平板型介质分束膜
多层分光膜 G/2LHLHL/A
多层分光膜 G/HLHL/A 入射角45度
17
棱镜介质分束膜
S/HLHL/S
S/2LHLHL/S
S/HLHL2H/S
S/LH(2/3)L1.5HL2H/S
18
2.3.4偏振中性分光膜
偏振中性分光膜：
利用斜入射时光的偏振效应来实现50/50的 中性分光。
两点说明：
1）偏振中性分光膜只适应于自然光和圆偏振光的 中性分束；
介质中性分束膜的本质是：
前面所讲的周期性多层介质膜系(LH)S， 而且工作波段也是膜系的反射带，只不过 层数少，反射率只有50% 。
特点： 分光效率高（无吸收）， 偏振效应明显， 分光特性色散明显。
12
2.3.3 介质分束膜
1. 平板型： G/H/A； G/HLHL/A；G/2LHLHL/A。
2. 棱镜型： G/HLH/G；G/HLHL/G；G/LHLHL/G。
2）偏振中性分光膜分出的两束光，光强相等，但 偏振状态不同，是两束振动方向互相垂直的线偏 振光。因此，也将其称为偏振分光（束）膜。
19
偏振中性分光膜—布儒斯特角原理
θ1 n1 n2
θ2
1.0
R 增加S偏振 光的反射率
0.5
Rs
0
θB Rp
0
30
60
90
θ0
n1,n2界面反射率随入射角的变化
Rp=0的条件：
sin L
8
cosL
Yp
Cp Bp
,Ys
Cs Bs
Rs
0s Bs 0s Bs
Cs Cs
2
, Rp
0 p Bp 0 p Bp
Cp Cp
2
26
6
G/Cr(16nm)Ni(6nm)/A
7
这种具有吸收的薄膜分光镜的透射率与光线的入射 方向无关，但反射率与入射光的方向有关。
通常，光线从空气侧入射时，分光镜的反射率高， 所以，在使用分光镜时，一定要注意正确的使用方向。
8
2.3.2 介质-金属分束膜
理论基础：
金属膜对光的吸收不仅与金属自身的性质有关， 还与金属周围介质的性质有关。
方法：
在金属膜两边设计匹配膜堆，诱导出金属膜的最 大可能透射能力——势透射率。
9
金属分束膜的吸收损失与分光膜周围的介质有关，改变周围 的介质，可以减小吸收损失。
10
G l ZnS-Ag-ZnS l A 可见光的中性1：1分光，R+T~90%. 厚度为：280，1.2，120
11
2.3.3 介质分束膜
rpn n 1 1c co o 2 2 s sn n2 2c co o 1 1 s stt((g g 2 2 1 1))0
12 90o 所以有： n1 cos1
n2 cos2 又因为： n1 sin 2
n2 sin 1
消去θ2,得Rp=0的入射角θ1=θB
Barn c 2n t1g