西安电子科技大学 物理光学与应用光学 ppt

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1、光学薄膜——在透明的平整玻璃基片或金属光滑表面上，用物理或化学方法涂敷的透明介质薄膜。作用：满足不同光学系统对反射率和透射率的不同要求。2.3光学薄膜2.3光学薄膜2.3.1光学薄膜的反射特性2.3.2干涉滤光片在玻璃基片的光滑表面上镀上一层折射率和厚度都均匀的透明介质薄膜。一、单层膜2.3.1光学薄膜的反射特性r1—薄膜上表面的反射系数r2—薄膜下表面的反射系数类似于平行平板的多光束干涉，单层膜的反射系数：—相邻两个出射光束间的相位差r—单层膜反射系数的相位因子2.3.1光学薄膜的反射特性一、单层膜则单层膜的反射率R2.3.

2、1光学薄膜的反射特性一、单层膜反射率当光束正入射到薄膜上时，薄膜两表面的反射系数：2.3.1光学薄膜的反射特性一、单层膜介质膜反射率R随光学厚度n1h的变化2.3.1光学薄膜的反射特性一、单层膜②n1n2时，RR0，单层膜的反射率较未镀膜时减小，透过率增大，具有增透的作用，称为增透膜。①n1=n0或n1=n2时，R=R04.3%当n1n2且n1h=0/4时，R=Rm，有最好的增透效果。最小反射率为特别时，Rm=0——完全增透。2.3.1光学薄膜的反射特性一、单层膜2.3.1光学薄膜的反射特性一、单层膜单层氟化镁膜的反射率

3、随波长和入射角的变化？？？？？？？？光束斜入射到薄膜上时，薄膜上表面的反射系数：则形式上与正入射时的表达式相同，称为有效折射率。s分量以代替p分量以代替2.3.1光学薄膜的反射特性一、单层膜③n1n2时，RR0，反射率比未镀膜时增大，即该单层膜具有增反的作用，称为增反膜。当n1n2且n1h=0/4时，R=RM，有最好的增反效果，其最大反射率尽管RM与Rm形式上相同，但因n1取值不同，对应的反射率R，一个是最大，一个是最小。2.3.1光学薄膜的反射特性一、单层膜这说明，对于波长0的光，膜层厚度增加(或减小)0/2，对反射

4、率没有影响。④对于n1h=0/2的半波长膜，不管膜层折射率比基片折射率大还是小，单层膜对0的反射率都和未镀膜时的基片反射率相同，R=4.3%，即2.3.1光学薄膜的反射特性一、单层膜1.结构0/4膜系示意图采用光学厚度均为0/4的高折射率膜层和低折射率膜层——称为0/4膜系，通常采用符号表示为p=1,2,3,二、多层膜2.3.1光学薄膜的反射特性0/4膜系——每层膜的光学厚度是0/4，其优点是计算和制备工艺简单，镀制时容易采用极值法进行监控；缺点是层数多，R不能连续改变。非0/4膜系——每层膜的光学厚度不是0/

5、4，具体厚度要由计算确定。其优点是只要较少膜层就能达到所需要的反射率，缺点是计算和制备工艺较复杂。只讨论0/4膜系。2.3.1光学薄膜的反射特性二、多层膜高反射膜反射率的一般计算十分复杂，对于0/4膜系，由于膜层光学厚度已经选定，可以简单地采用等效折射率法，把一个多层膜的问题变成单层膜的问题。2.反射率R（膜系的反射率）2.3.1光学薄膜的反射特性二、多层膜把单层膜系看成是具有折射率为nI的一个“新基片”，nI为等效折射率。“新基片”与n0的新界面称为等效面。（1）单层的0/4膜等效折射率(空气到玻璃)等效界面n0n1nG等

6、效于n0nI（等效折射率）GA2.3.1光学薄膜的反射特性二、多层膜正入射时，对于给定的波长0，其反射率为则引入等效折射率2.3.1光学薄膜的反射特性二、多层膜（1）单层的0/4膜等效折射率(空气到玻璃)等效界面n0n1n2n0nI（等效折射率）（2）多层0/4膜系的等效折射率和反射率第一层：n0nHnGn0nLnI第二层：2.3.1光学薄膜的反射特性二、多层膜依此类推，当膜层为偶数(2p)层时，(HL)p膜系的等效折射率为相应的反射率为2.3.1光学薄膜的反射特性二、多层膜（2）多层0/4膜系的等效折射率和反射率当膜层为

7、奇数(2p+1)层时，(HL)p膜系的等效折射率为相应的反射率为2.3.1光学薄膜的反射特性二、多层膜（2）多层0/4膜系的等效折射率和反射率表2-1多层膜的反射率和透射率与真实折射率不同，等效折射率可以小于1，其取值范围可以很大。2.3.1光学薄膜的反射特性二、多层膜要获得高反射率，膜系的两侧最外层均应为高折射率层(H层)，因此，高反射率膜一定是奇数层。结论：0/4膜系为奇数层时，层数愈多，反射率R愈大。上述膜系的全部结果只对一种波长0成立，这个波长称为该膜系的中心波长。当入射光偏离中心波长时，其反射率相应地下降。2

8、.3.1光学薄膜的反射特性二、多层膜几种不同层数的0/4膜系的反射率曲线2.3.1光学薄膜的反射特性二、多层膜R下降到1/2处时的宽度为反射带宽。式中g=0/。由此可见，反射带宽Δg只与nH/nL有关，nH/nL愈大，带宽就愈大。2.3.1光