第五章-光学薄膜系统的设计(一).ppt

2021/9/12 * 介质分束镜 2021/9/12 * 2021/9/12 * 2021/9/12 * 2021/9/12 * 2021/9/12 * 在某些光学系统中,由于平板分束镜的背面反射造成双象和引入相差,故必须采用胶合棱镜分束镜。单层的1/4波长薄膜的反射率比平板分束镜更低,因而需采用多层介质膜系统。 nH=2.3,nL=1.38,中心波长反射率为53%, 膜层特性具有强烈的选择性。 2021/9/12 * 为了得到中性程度好的、R/T接近1的介质膜立方分束镜,可以增加膜层数,并通过逐渐修改膜系,得到特性良好分束镜。 基于1/4波长膜系,使其在中心波长处的反射率为50% 如果是胶合棱镜的折射率为ng=1.52,高折射率材料nH = 2.3的ZnS,低折射率材料nL=1.38的MgF2,,可以采用膜系为 和 反射光色散还比较明显 反射光为绿色,透射光为红色。 2021/9/12 * 改进上述设计,提高光谱两端的反射率,从而得到改善中性的目的。为实现这点,最简单的办法是在初始膜系上增加半波长层。 2021/9/12 * 2021/9/12 * 偏振分束镜 2021/9/12 * 2021/9/12 * 偏振分束镜的设计:根据布儒斯特定律和折射定律 因此,如果给定膜层的折射率nH、nL,也就确定了膜层内的折射角qH、qL 2021/9/12 * 2021/9/12 * 光学薄膜系统的设计（一） ——减反射膜、分束镜 单层减反射膜 由图可知,合振幅矢量r随r1和r2的夹角而变化,当膜层光学厚度为某一波长的1/4时,则两个矢量的方向完全相反,合矢量最小。 2021/9/12 * 在可见光区,使用最普遍的是折射率1.52的冕牌玻璃,理想的薄膜的折射率是1.23,而至今能利用的薄膜的折射率为1. 38（MgF2） 2021/9/12 * 越接近或满足 ，中心波长的增透效果更好。 2021/9/12 * 单层减反膜的缺陷: 对大多数应用,剩余反射率还显得太高 从未镀膜表面反射的光线,在色彩上仍保持中性,但镀膜表面反射的光线破坏了色平衡 解决的方法是: 采用变折射率的所谓非均匀膜 采用几种折射率不同的均匀膜构成减反膜,即多层减反膜 2021/9/12 * 双层减反射膜 折射率为1.52的基片,先沉积一层折射率1.70、厚度为四分之一波长的薄膜,此时 ,相当于基片折射率从1.52提高到了1.90,刚好满足理想减反射条件,参考波长处反射光几乎为零。 2021/9/12 * 光谱反射率呈V字形,所以把这种λ/4-λ/4双层减反膜称为V形膜 2021/9/12 * 或 由于能作镀层用的材料是很有限的,因而选择折射率的余地不大,这是我们可以先确定两层膜的折射率,而后通过调整膜层厚度实现零反射。（矢量作图法） 2021/9/12 * 矢量法确定V形膜厚度的图解 2021/9/12 * λ/4-λ/2双层减反膜——W形膜 对于中心波长λ,厚度为λ/2为虚设层,对反射率毫无影响,但影响其他波长的反射率,适当选择虚设层的折射率,可以减少中心波长两侧的反射率,因此安排的λ/2厚度的虚设层是平滑膜系反射或透射特性的作用。 2021/9/12 * 多层减反射膜 多层减反膜多是由1/4波长层和半波长层构成的,可以看作W形膜和V形膜的改进形式。 反射率几乎为零但带宽显著减少 为了增加低反区的宽度,可以在基底上附一层低折射率的半波长层。起着平滑反射特性的作用。 2021/9/12 * 三层减反膜改进前后的光谱反射率曲线 2021/9/12 * 半波长层平滑并展宽低反射带的宽度 三层减反膜的光谱反射率曲线 2021/9/12 * 高折射基片的减反射膜 2021/9/12 * 2021/9/12 * 2021/9/12 * 2021/9/12 * 分束镜 2021/9/12 * 2021/9/12 * 金属分束镜 2021/9/12 *