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光学零件加工工艺

第六章光学零件的镀膜工艺

光学仪器在使用过程中对光学零件的光学表面特性会提出特殊要求：要求有较高的反

射率或透射率；要求一部分光反射一部分光透射；要求只允许某一特定波长的光透过；要

求由自然光得到偏振光等等。为了达到设计要求，必须在光学零件表面镀制一层或多层光

学薄膜，这种技术叫做光学薄膜技术。光学薄膜技术一直是光学领域中不可忽略重要基础

技术，而且品质要求也越来越高。从精密仪器及光学设备、显示器设备到日常生活中都要

应用到光学薄膜技术。比方说，平时戴的眼镜、数码相机、各式家电用品，或者是钞票上

的防偽技术，皆能被称之为光学薄膜技术应用的延伸。倘若没有光学薄膜技术作为发展基

础，近代光电、通讯或是雷射技术发展速度，将无法有所进展，这也显示出光学薄膜技术

研究发展重要性。

那么到底什么是光学薄膜，光学薄膜又是如何得来的那？

1.1光学薄膜

6.1.1光学薄膜的定义

薄膜是一种薄而软的透明薄片.用塑料,胶粘剂,橡胶或其他材料制成.聚酯薄膜科学上的

解释为:由原子，分子或离子沉积再基片表面形成的二维材料。

光学薄膜是附着在光学零件表面的介质膜层，用于控制光线或保护光学元件表面，是

光学技术的一个重要组成部分。其应用金属或电介质等材料作为膜层物质在光学零件上镀

制一层或多层薄膜，利用光线在这些膜层上的多次子涉效应而获得要求的光学效果。

6.1.2光学薄膜的种类

光学薄膜的种类很多，按照结构组成可分为：单层、双层、三层、多层，每一层膜厚

只有一个波长的几分之一。随着镀膜技术的发展，现代光学镀膜已经可以到达几十层。

按照光学性能可分为：减反射膜（增透膜）、反射膜、分光膜、滤光膜、偏振膜、导

电膜、保护膜等等，随着现代光学的发展，各种新型功能薄膜正在不断开发出来。而每种

光学元件都会因为用途不同，有不同的技术指标要求。

1．减反射膜

减反射膜作用是使投射到膜层上的光绝大部分透过，也称为增透膜。增透膜可以增

加光学系统的透射率，减小光学系统的反射率及杂散光影响和改善光学仪器的色平衡。如

图6-1所示。

图6-1减反射膜的形式

2．反射膜

反射膜的作用是使指定波长的光线在膜层上大部分或者接近全部地反射，即增大反射

率。它有两种形式：镀在光学零件前表面上，称为外反射膜，如图6-2（a）所示；镀在光

学零件后表面上，称为内反射膜，如图6-2（b）所示。

图7-2反射膜的形式

（a）前表面反射膜（b）后表面反射膜

根据膜层材料的不同反射膜分为：金属反射膜，电介质反射膜，金属-介质反射膜。

3．分光膜

分光膜的作用是将投射到膜层的光束，按照一定比例的光强度或光谱分布要求或偏振

要求分成反射和透射两束光。

（1）光强度分光膜

它使投射到膜层上的光束按照一定比例的光强度分成反射和透射两束光。用透射率和

反射率之比—透反比表示。常见的是透射率和反射率相同的半透半反膜。一般有两种形式：

一是镀在平板上；另一是镀在直角棱镜的斜面上，再用另一块直角棱镜保护。如图6-3所

示。

图6-3光强度分光膜形式

（2）光谱分光膜

使投射到膜层上的光线中的某一部分波长的光反射，另一部分波长的光透射。从而

光束分成两种波段的光。如图6-4所示。

图6-4光谱分光膜形式

（3）偏振分光膜

它将入射光分成P分量的透射光和S分量的反射光。棱镜偏振分光膜如图6-5所示，

它是在两种不同折射率膜层的界面上使入射角满足布儒斯特条件，采用多层膜使光束的P

分量反射为零，S分量反射最大。图6-6为平板偏振分光镜。

图6-5棱镜偏振分光膜图6-6平板偏振分光膜

4．干涉滤光膜

干涉滤光膜的用是只允许指定波长的单色光透过或反射，由于干涉滤光膜具有单色性

好，透过率高，体积小等优点。因此广泛应用于彩色电影与电视，光谱分析，干涉计量等

领域。如图6-7所示。

1-玻璃2-高反射膜3-间