薄膜光学教学ppt课件

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1、薄膜光学侯海虹Haihonghou@cslg.cn常熟理工学院物理与电子学院薄膜光学光是什么？光是一种电磁波，（在真空中的）可见光波长范围是700-400nm；红外光为约700到107nm量级;紫外光1-400nm；比紫外光短的还有X射线、γ射线（<0.001nm）等；而比红外长的就是我们熟悉的无线电波.人类生活在周围充满着光的世界里，光是一种人们无时无刻不遇到的自然现象.更为重要的是：光是信息的重要载体，研究光的本性及其传播规律的学科就是光学。什么叫光的干涉？物理定义：当2个或多个光波（光束）在空间叠加时，在叠加区域内出现的各点强度

2、稳定的强弱分布现象。产生的条件：1、光波产生的相位差固定不变2、光波的振幅不能相互垂直3、光波的频率要一致什么叫做光学薄膜？为改变光学零件表面光学特性而镀在光学零件表面上的一层或多层膜。可以是金属膜、介质膜或者这两类膜的组合。什么叫做光学薄膜？所谓光学薄膜，首先应该是薄的然后应该会产生一定光学效应的那么要薄到什么程度呢？定性的讲：它的厚度应该和入射光波长可以相比拟的物理意义上讲：能引起光的干涉现象的膜层什么是光学薄膜Opticalcoatings一般来讲薄膜敷于光学玻璃、塑料、晶体等基底上Opticalthinfilms通常意义的光学

3、薄膜Opticallayers光学薄膜的一个特点是分层结构和光打交道，离不开光学薄膜，薄膜光学是现代光学必不可少的基础技术，它是物理光学的一个重要分支——专项技术另一方面，由于光学薄膜的制备过程与真空技术、表面物理、材料科学、等离子体技术等等密切相关，所以光学薄膜又可以称得上是一门——综合学科光学薄膜的特点光学薄膜这门学科已成为现代光学不可缺少的一个重要组成部分，没有光学薄膜，许多现代光学装置便无法发挥效能，失去作用，无论在提高或降低反射率、吸收率与透射率方面，在使光束分开或合并方面，或者在分色方面，在使光束偏振或检偏方面，以及在使某

4、光谱带通过或阻滞方面，在调整位相方面等等，光学薄膜均起着至关重要的作用。总之，薄膜在许多场合都扮演关键角色。光学薄膜的地位光学薄膜的应用用于相机镜头、近视、远视、老花镜等矫正眼镜镀膜主要是为了减少反射。镜头的镀膜是根据光学的干涉原理，在镜头表面镀上一层厚度为四分之一波长的物质(通常为氟化物)，使镜头对这一波长的色光的反射降至最低。显然，一层膜只对一种色光起作用，而多层镀膜则可对多种色光起作用。多层镀膜通常采用不同的材料重复地在透镜表面镀上不同厚度的膜层。多层镀膜可大大提高镜头的透光率，例如，未经镀膜的透镜每个表面的反射率为5%，单层镀

5、膜后降至2%，而多层镀膜可降至0.2%，这样，可大大减少镜头各透镜间的漫反射，从而提高影像的反差和明锐度。一般是在玻璃表面镀一层或多层诸如铬、钛或不锈钢等金属或其化合物组成的薄膜，使其呈丰富的色彩，对于可见光有适当的透射率，对红外线有较高的反射率，对紫外线有镀膜玻璃较高吸收率，因此，也称为阳光玻璃。ITO薄膜掺锡氧化铟（IndiumTinOxide），一般简称为ITO。ITO薄膜是一种n型半导体材料，具有高的导电率、高的可见光透过率、高的机械硬度和良好的化学稳定性。因此，它是液晶显示器、等离子显示器、电致发光显示器、触摸屏、太阳能电池

6、以及其他电子仪表的透明电极最常用的薄膜材料。光学薄膜在光学系统中的作用提高光学效率、减少杂光。如高效减反射膜、高反射膜。实现光束的调整或再分配。如分束膜、分色膜、偏振分光膜就是根据不同需要进行能量再分配的光学元件。通过波长的选择性透过提高系统信噪比。如窄带及带通滤光片、长波通、短波通滤光片。实现某些特定功能。如ITO透明导电膜、保护膜等滤光片主要用于照相机，摄影机，天文望远镜等等。薄膜光学课程目的了解光学薄膜的基础理论，掌握简单的设计了解薄膜制作方法及相关工艺，了解常用薄膜的性能指标及相关的检测方法对于今后有志于从事薄膜领域工作的同学

7、起到一个抛砖引玉的作用对于从事其他学科研究、应用的同学起到一个了解光学薄膜、了解如何用光学薄膜、如何用好薄膜的作用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，直到一百五十年以后，即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。夫琅和费早在1

8、827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