一、光（guāng）學薄膜的定義（yì）

由薄的分（fèn）層介質構成的，通過界麵傳播光束一類光（guāng）學介質材料，光學薄膜已經（jīng）廣泛用於光學和光電子（zǐ）技（jì）術領（lǐng）域，製造各種光學儀器。

光學薄膜的定（dìng）義是（shì）：涉及光在傳播路徑過（guò）程中，附（fù）著在光學器件表麵的厚（hòu）度薄而均勻的（de）介質膜層，通過分層介質膜層時的反射、透（折）射和偏振等特性，以達到我們想要的在某（mǒu）一或是多個波段（duàn）範圍內的光的全部透過或光的全（quán）部（bù）反射（shè）或偏振分離等各特殊形態的光。

平時戴的眼鏡、數碼相機、各式（shì）家電用品，或者（zhě）是鈔（chāo）票上的防（fáng）偽技術，皆能被稱之（zhī）為（wéi）光學薄膜技術應用之延伸。倘若沒有光學薄膜技術作為發展基礎，近（jìn）代光電、通訊（xùn）或（huò）是鐳射技術將無法有所進展，這（zhè）也顯示出光學薄膜技術研究發展的重（chóng）要性。

光學薄膜係指在光學元件或獨（dú）立基板上，製鍍上或塗布一層或多層介（jiè）電質膜或金屬膜或這兩類膜（mó）的組合，以改變光波之傳遞特性，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（yǐ）使不同偏振平麵的光具有不同的特性。

一（yī）般來說，光學薄膜的生產方式主要（yào）分為（wéi）幹法和（hé）濕法的生產工藝。所謂（wèi）的幹式（shì）就是沒有液體出現在整個加工過（guò）程中，例如真空蒸（zhēng）鍍是（shì）在一（yī）真空環境中，以（yǐ）電能加熱（rè）固體原（yuán）物料，經升華成氣體後附著在一個固體基（jī）材的表麵上，完成塗布加工。日（rì）常（cháng）生活中所看到裝飾用的金色、銀色或具金（jīn）屬質感的包裝（zhuāng）膜，就是以幹式塗布方式製造的產品（pǐn）。但是在實際量產的（de）考慮下，幹式塗布運用的範圍小於濕式塗（tú）布。濕（shī）式（shì）塗布一般的（de）做法是把具有各種功能的成（chéng）分混（hún）合成液態塗料，以不同的加工方式塗布在（zài）基（jī）材上，然後使液態塗料幹燥固化做成產（chǎn）品。

二、薄膜幹涉原理

1.光的（de）波動性

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

由於（yú）各種（zhǒng）頻率的電磁波在真（zhēn）空中的傳播（bō）速度相等，所以頻率不同的電磁波，它（tā）們的（de）波長也（yě）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，把它們依次排成一個譜，這個譜叫電磁波譜。

在（zài）電磁波譜中，波長最長的是無（wú）線電波，無線電波又因波長（zhǎng）的（de）不同（tóng）而分為長波（bō）、中波（bō）、短波（bō）、超短波和微波等。其次是紅外線、可見光和紫外線，這三部分合稱光輻射。在所有的電磁波中，隻有可見光可以被人眼所看到。可見光的波（bō）長約在0.76微米到0.40微米之間，僅占電磁波譜中（zhōng）很小的一部分。再次是X 射線。波長最短的電磁波是y射線。

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

2.薄膜幹涉

薄膜可以是透明固體、液體（tǐ）或（huò）由兩塊玻（bō）璃所夾的氣體（tǐ）薄層。入射光經（jīng）薄（báo）膜上（shàng）表麵反射後得（dé）第一束光，折射（shè）光經薄膜下表麵反射，又經上表麵折射後得第二束（shù）光（guāng），這兩束光在薄膜（mó）的同側，由同（tóng）一入射（shè）振動（dòng）分出（chū），是相幹光，屬分振幅幹涉。

若光（guāng）源為擴展光源（麵光源），則隻能（néng）在兩相幹光束的特（tè）定重疊區（qū）才能（néng）觀察到幹涉（shè），故屬定域幹涉。對兩表麵互相平行的平麵薄膜，幹涉條紋定域在無窮遠（yuǎn），通常借（jiè）助於會聚透鏡在其像方焦麵內觀察;對楔形薄膜，幹涉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發生變化輻射出來的，每個原子或分（fèn）子每一次發（fā）出的光波，隻有短短的一（yī）列，持續時（shí）間約為10億秒對於兩個獨立（lì）的光源來說，產生幹涉的三個條件（jiàn），特別市相位相同或相位差恒（héng）定不變這個條件，很不容易滿足，所以兩（liǎng）個獨立的一般光源是不能構成（chéng）相幹光源的。不僅如此，即使是同一個光源上不同部分（fèn）發出的光，由於它們是不同的原子或分子所發（fā）出的，一般也（yě）不會幹涉。

3.光學薄（báo）膜特點分類

主要的光（guāng）學薄膜器件包括反（fǎn）射膜、減反射膜、偏振膜、幹（gàn）涉濾光片和分（fèn）光鏡等等，例（lì）如采用減反射膜後可（kě）使複（fù）雜的光學鏡頭的光通量損（sǔn）失（shī）成十倍的減小；采用高反射膜比的（de）反射鏡可使激光器的輸出功（gōng）率成倍提高；利用光學薄膜可（kě）提高矽電池的效率和（hé）穩定性。

光學（xué）薄膜（mó）根據其用（yòng）途分類、特（tè）性與應用可分為：反射膜、增透膜/減反射膜、濾光片、偏光片（piàn）/偏光膜、補償膜/相位差板、配（pèi）向膜、擴散膜/片、增（zēng）亮膜/棱鏡片/聚光片、遮光膜/黑白膠等。相關衍（yǎn）生的種類有光學級保護膜、窗膜等。

 

 

光學薄膜的特點是：表麵光滑，膜（mó）層之間的界麵呈幾（jǐ）何分割；膜層（céng）的折射率在界麵上可以發生躍變，但在（zài）膜層內是連續的；可以（yǐ）是透明介質，也可以是吸收介質；可以是（shì）法向均勻的，也可以（yǐ）是法向不均勻的。實際應用的薄膜（mó）要比（bǐ）理想薄膜複雜得多。這是因為：製備時，薄膜的光學性質和物（wù）理性質偏離（lí）大塊材料，起表麵和界麵是粗糙的（de），從而（ér）導致光束的漫反射；膜層之間的（de）相互滲透（tòu）形成擴散界麵；由於膜層的生長（zhǎng）、結構、應力等原因，形成了薄膜的各種向異性；膜層具有複（fù）雜的時間效應。

反射膜一般可分為兩（liǎng）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（diàn）介質反射膜，功能是增加光學表麵的反射率。