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单层AR膜的光谱特点：
a. 对常用的多数
基底材料，满
单层减反射膜 G/L/A
1.52/1.38/1
足 n1 n0 nS 的膜料并不存
在，所以Rmin 0
很难实现零反
射。
b. V形减反射效
果，只能在某
个孤立波长点
实现最小反射，
0 500 nm, 设计波长，中心波长， 参考波长 色中性差；
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2.1.2 双层减反射膜
a. 对 g=1 ，三层膜中有一层虚设层2H，致使对λ0的 有效膜堆是 G ML A
R
1
n2 1
nS
n2 2 3
1
n2 1
nS
n2 2 3
显然，此值小于 G 2HL A膜堆的R值 ； b. 对g≠1的其它相当宽的波数段，R值比任何一种两
层膜都低。
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2. G M 2HL A的调优方法
——各层膜参数对膜系总体性能的影响规律: a. 改变(N2 d2)，可使T移到不同的波长； b. 改变N1 、 N3 、 d1 、 d3 、中任何一个，可 改变减反射带宽（波段宽度）和T-λ曲线波形。
光学薄膜技术
Optical thin films and Technology
第2章 光学薄膜膜系设计及其应用
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第二章：光学薄膜膜系及其应用
第一节 减反射膜 第二节 高反射膜 第三节 中性分束膜 第四节 干涉截止滤光片 第五节 带通滤光片 第六节 偏振分光膜
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薄膜的分类及用途
3
薄膜的分类及用途
B. 存在1 0 2, R1 and R2 R0
C. n2 n1, n2 nS
1 0 2
D. R1 f n1, n2, nS R2 f n1, n2, nS
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nH3=2.0 nH1=1.60
nH2=1.85
nH4=2.5
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λ0/2-λ0/4 膜堆的光谱特点：
G/2HL/A
就可以实现 R0 0
Y
12
22 12
32
24 32
2k S S
22 24 2k
k为奇数 k为偶数
(1) :Y
nL2 nS nH2
1.382 1.52 1.72
1.0
(2) :Y
nH2 nS
1.72 1.52
1.90
1.3892
双层λ0/4 膜堆的光谱特点：
G/HL/A 1.52/1.7,1.38/1
T0
1
R11
1 R 2
R2
,
4R F 1 R 2 , R R1R2
n2=2.05
n3=1.71 ns=1.52
R1 R2
1
2 2
2
n2d2
1
2 2
2
0 4
1
2 2
2
0
R1m in
2.05 1.382 2.05 1.382
2
/1 /1
0.00136
R2 m in
2.05 1.712 2.05 1.712
T0 1
T0 1
T0
1
R11 R2
1 R 2
,
R
R1R2
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1. G M 2HL A 的特性：
下图是此膜系的一条可能的 R 曲线。 注意：在薄膜光学中，为了使一次具体的计算 结果不被局限在一个特定的波段，引入了一个中间变
量——相对波数 g ， g 0 。
R
0.015
g
1
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由上图不难看出：
(1).只要n1<ns ，就有RF<RS ，这层膜就有减反射效 果，也就是减反射膜。
(2).若, n1<ns , 同时 则 R0 Rmin
n1 d1 0 4
n0 n12 nS 2
, n0 n12
nS
2
显然, a. R0 0 的条件是: n1 n0 nS ; b. R 曲线呈V形, 沟底为 R0 ; c. 0 0 时，膜层有效厚度为n1 d1 cos1 , 0 越大, Rmin 对应的波长越短。
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2.1 减反射膜 Anti-reflection (AR) coatings
光学元件表面反射造成的问题
光能量损失，使像的亮度降低； 杂散光造成像的衬度降低，分辨率下降。
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光学膜系基本知识
规整膜系：
各层薄膜的光学厚度为设计波长的四分之一。
设计波长（参考波长、中心波长）
膜系：G/M2HL/A
S/(HL)4H/A
G代表基底
H（L、M）代表高（低、中）折射率膜层并且光 学厚度为设计波长的四分之一
A代表出射介质（一般为空气）
非规整膜系： 某一层薄膜的光学厚度不是设计波长的四分之一。
膜系：G/M1.8HL/A
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2.1.1 单层减反射膜
Y C B η12 ηs
从前面对单层介质膜的分析讨论已知：
缺点：
1、剩余反射 率还太高
2、通带越来 越窄（和单 层膜比较）
3、破坏色平 衡
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2. 0 0 膜堆: G/2HL/A 24
特点: 可得到W形透射光谱曲线。
n0 λ/4 n1 λ/2 n2
基板 ns
A. R0 与 n2无关。
R
即:
R0
n0 n0
n12 n12
nS nS
2
0.04
/1.52 /1.52
2
0.001
R min=1-T0=2.55×10-5
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n3=1.71
n3=1.62
R1min
2.05 2.05
1.382 1.382
2
//11
0.00136
R2min
2.05 2.05
1.622 1.622
/1.52 /1.52
2
0.00733
T 1 1 ห้องสมุดไป่ตู้ sin2
缺点： 明显的反
射峰（中 心波长）
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2.1.3 多层减反射薄膜的设计
目的：实现更宽波段更低的剩余反射率。
多层膜的基础是三
层增透膜堆
。
更多层G M的2增H透L 膜A 堆大多
是以此三层增透膜堆为
雏形改良发展而成。
G M 2HL A
母膜系
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n0=1
n1=1.38
T T0 1 F sin 2
n3=1.71
n3=1.62
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3.四层和四层以上增透膜的设计
通常遇到的问题：
a. 三层膜系的增透波段不够宽，或剩余反 射率还太高；
b. 满足设计要求的三种材料无法找全。
解决的办法： a. 优化三层母膜系G/M2HL/A中每层膜的折射率和 厚度，直至满足要求；可能出现现有膜料无法实 现的问题。 b. 以G/M2HL/A 为母膜系，将折射率设为定值， 调整膜层的厚度，并允许增加膜层层数，直到满 足要求。可能出现层数多以及极薄层的问题。
目的: 克服单层膜存在的两个问题.
1. 双层 0 4 膜堆
分析:
由单层0
4 增透膜的反射率计算公式
R n0 Y 2 n0 Y 2
例:
和 使
G
Y n0
HL A
也Y是可可n12以能n想S的到. ,通过增加一层膜, 其 Y (0) nL2 nS nH2
只要 Y 0 n0 1 即 nH nL nS