本期关注： 光学设计中增透膜的设计与分析一 用于玻璃和塑料基底上的增透膜 在众多的光学系统中，一个相当重要的组成部分是镜片上能降低反射的镀膜。在很多应用领域中，增透膜是不可缺少的，否则，无法达到应用 的要求。 就拿一个由18块透镜组成的35mm的自动变焦的照相机来说，假定每个玻璃和空气的界面有4%的反射，没有增透的镜头光透过率为27%，镀有一层膜（剩余的反射为1.3%）的镜头光透过率为66%，镀多层膜（剩余的反射为0.5%）的为85%。  在这篇文章中，列举了一些简单的增透膜和使用的材料。值得注意的是由于玻璃可以被高温加热，而塑料不能，因此，对玻璃和塑料必须选用 不同的膜料和膜层设计。
经典的单层增透膜由一薄层MgF2构成，MgF2在510nm时的折射率为n=1.38，需要的膜厚为d=92nm。因此，在510nm波长时膜层有一个光学密度（厚度）n*d为1/4的波长。镀在加热到250-300°C的玻璃基底上的MgF2，不但牢固，稳定，并且相当方便，经济，直接使用蒸发船便可。 想得到更低的反射率，最简单的方法是镀一层CeF3和一层MgF2（各为1/4的光学厚度），可用蒸发船。图1是单层和2层膜的反射曲线。2层膜的优点是在可见光范围的中段有更低的反射率，缺点在于在红，蓝端的反射率上升过快。 由于2层膜的效果不理想，为了达到理想的效果，必须使用3层或多层膜。iIvc43YV% 经典的3层膜由一层1/4光学厚度的中折射率物质（1.6-1.7)，一层1/2光学厚度的高折射率物质 (2.0-2.2)和一层1/4光学厚度的低折射率物质组成。最常用的是Al2O3，ZrO2和MgF2。图1显示在整个光学敏感段（410-680nm）的反射率低于0.5%。  3层增透膜的膜料选择  膜料对膜层效果有决定性的影响。除了理想的折射率，每次镀膜时稳定的折射率，均匀的膜层，低吸收性，牢固性，稳定性也非常重要。 MgF2是最常用的第三层低折射率物质。但是，由于塑料不能被高温加热，用MgF2会使膜层变软和不稳定，此时，SiO2是最佳的选择。 Al2O3是最常用的第一层中折射率物质。它的膜层从红外到紫外线有相当高的透过率，十分牢固，稳定，并且每次镀膜时有稳定的折射率。 ZrO2通常被用作第二层高折射率物质。它的优点是从250到7000nm有宽广的透过率，并且，膜层牢固，稳定。但是，每次镀膜时呈现不同的折射率，也就是折射率会随着膜厚的增加而降低，这种现象可能和它的特殊晶体结构有关。图2显示了在五个单独的膜层中ZrO2不同的折射率。我们 可以看到和和同次性的膜料相比，折射率有急剧的上升，特别是在中段。ZrO2的另一个缺点是在蒸发是它只是部分的溶解，因此，很难得到均 匀的膜厚。 为了减少单体氧化物的这些缺点，可以使用混合氧化物。这些混合料可以根据客户不同的折射率需要来生产。德国默克公司根据客户大量的实际使用情况和多年的膜料生产经验，研制开发了一系列的混合料： H1， 高折射率， 2.1-2.15 H2， 高折射率， 2.1-2.15 H4， 高折射率， 2.1-2.15 M1， 中折射率， 1.65-1.7 H1,H2和H4可以被用来生产高折射率的膜层，在250°C的基底上2.1-2.15的折射率具有同次性。M1可以被用来生产中折射率得膜层。H1,H4和M1也能镀在未经加热的基底上，折射率会降低。 H1在从可见光到紫外的波段内有相当高的透过率，在360nm左右有吸收。但是，同ZrO2一样，无法从溶解的状态下被蒸发，因此较难得到比较均匀的膜层。H2在可见光的波段内有很高的透过率，但是在380nm时有截止吸收，这意味着当镀膜条件不理想时，1/2光学厚度的末曾在400nm时会有0.5%的吸 收。H2的优点在于它能从溶解的状态下被蒸发，因此有良好的同次性和均匀的膜厚。 H4在可见光的波段内有很高的透过率，像H1一样，在360n左右有吸收。它也能从溶解的状态下被蒸发，具有良好的同次性和均匀的膜厚。 显示了用ZrO2(n=2.05)和上述混合料(n=2.15)的3层增透膜的反射曲线得比较。从中可以看出用混合料的有较好的反射曲线。用ZrO2有交宽广的曲线，但使用混合料在450和590nm时有几乎为零的反射率。.e3NnOzyxS M1在从近红外到近紫外的波段内有很高的透过率，在300nm时有吸收。它也能从溶解的状态下被蒸发，具有良好的同次性和均匀的膜厚。此物质适合于在高折射率的膜层上镀增透膜。 显示了在高折射率(n=1.625)的玻璃基底上用Al2O3(n=1.65)和M1(n=1.7)的3层增透膜的反射曲线的比较。从中可以看出用M1的效果要好得多。我们也可以仅用氧化物来镀增透膜。 显示了用SiO2(n=1.46)和H4(n=2.15)的膜系，当然膜厚不再是简单的1/2或1/4光学厚度。有时会需要很 薄的膜厚，在膜厚和折射率上微小的变动都会有很大的影响，因此相对于经典的3层膜系来说要难得多。从中可以看出，3层膜在中间波段有最低的反射率，但是4层膜C有着3层膜无法实现的从400到700nm宽广的低于0.5%的反射率。
W-Fu-Cz=用于塑料基底的增透膜在塑料基底上镀膜，我们无法在镀膜过程中加热基底。因此，我们必须膜料的选择上倍加小心以确保它能在低温下形成稳定的膜层。此外，由于温度偏低，折射率也随之变低，因此，相应的膜层设计也要改变。MgF2不能在低温下被蒸镀，因为只有在200°C以上的温度时它才能形成稳定的膜层。因此，我们只能选择氧化物来蒸镀。我们可以使用下列氧化物： SiO2 在塑料基底上的折射率为 1.45 Al2O3 1.62 M1 1.65 Y2O3 1.8 ZrO2 1.9 H1 1.95 H4 1.95 TiO2 1.9-2.0 H2不能在低温下被蒸镀，因为它在蓝光波段有吸收。 最常用的塑料基底是： CR39 折射率为 1.5 聚碳酸酯 1.59 PMMA 1.48-1.50 图6显示了由M1,H4和SiO2组成的3层增透膜的反射曲线，在从390到750nm的波段上的反射率小于1%。同时，一个5层膜也被显示在图上作为比较，它的反射曲线在415到680nm的波段上的反射率小于1%，并且在中间波段有相当底的反射率。 显示了由M1,H4和SiO2组成的3层增透膜在聚碳酸酯基底上的反射曲线，在从390到750nm的波段上的反射率小于1%。同时，一个4层膜也被显 示在图上作为比较，它的反射曲线的低反射段比较窄，但是在中间波段由相当低的反射率。 小结：本文中列举了一些简单的增透膜，当然还有许多方法可以达到同样的效果，但这已不是这篇简短的文章所能包括的 来源：baidu文库 爱睡的猪Zzz 
光学薄膜前沿平台高性能AR增透减反膜研发成果
作者简介：【韩笑，光学薄膜前沿 膜材料编辑，毕业于长春理工大学光学系】 蔡司公司在上世纪30年代提出了增透膜的概念，在镜片表面镀一层氟化镁mgf2，厚度是可见光中间波段波长的四分之一，这样一来中间波段刚好可以被全部透射，不过可见光边缘波段的光线没办法全部透射，还有残存反射，在蓝色波段反射比较强烈，所以我们看到的这种镀膜呈现蓝色反光，俗称蓝膜。蓝膜的平均反射率大约是1.5%，这种镀膜是第一代增透膜，因为只有一层镀膜，也叫单层膜。 当光线从空气中射入到镜片表面，或者从镜片内部射出到空气中，都会发生反射导致光线损失，如果不镀增透膜，每次反射大约会损失5%的能量，而一架保罗棱镜望远镜的一侧镜筒，内部大约有10个空气接触面，这样一来大约50%的能量被损耗了（严格算法是1-（1-5%）的10次方，而且没考虑光线通过镜片内部时的吸收），导致成像昏暗对比度低。
1：增透膜的原理是把光当成一种波来考虑的，因为光波和机械波一样也具有干涉的性质。在镜头前面涂上一层增透膜(一般是"氟化钙",微溶于水),如果膜的厚度等于红光（注意：这里说的是红光）在增透膜中波长的四分之一时,那么在这层膜的两侧反射回去的红光就会发生干涉,从而相互抵消,你在镜头前将看不到一点反光,因为这束红光已经全部穿过镜头了. 2：增反膜是用光疏到光密有半波损失,然后薄膜片的厚度为λ/4n,这样来回就二分之一个波长,加上半波损失,就回去一个波长,两个相干相长,就可以增加反射的能量,根据能量守恒,这样就可以减少在透射过程的能量损失,一般两层透镜作用不明显,一般采用多层膜,最强可以达到99%。而光学镜头为减少透光量，增加反射光，通常要镀增反膜。可以说理论作用与增透膜恰好相反 。总结：一个增强反光效果,一个增强光透过它的能力光学系统恩斯特·卡尔·阿贝
AR Coating中文称做增透膜或抗反射膜，AR Coating技术是利用光干涉原理在各种基材表面沉积一层或多层耐米级抑制反射的药材产品。主要应用于各类镜头、面版、手机面版、车载面板等所需防反射光学涂层，AR Coating后的基材可使画面更鲜艳清晰！
1、什么是 AR Coating ?
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版权归原作者所有，作者：光学薄膜前沿平台 金属薄膜部 笑天，毕业于吉林大学光学系 AF,疏水材料傻傻分不清，这边看过来
（来源：中国人民解放军陆军防化学院 刘亚东等） 恭祝各位读者开工大吉，狗年旺旺旺！感恩一路陪伴，我们也在不停的成长。
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【专业篇-光学薄膜怎么能错过光谱仪的那些知识】编辑简介：韩笑天，光学薄膜前沿光学板块编辑，毕业长春理工大学光学薄膜专业。
透射率与反射率是光学薄膜器件最基本的光学特性，因此薄膜器件的透射率与反射率的测试是光学薄膜的基本测试技术。目前，生产以及科研中常用光谱分析仪(也叫光谱仪)进行测试。光谱仪根据其测试原理大致可以分为两大类，基于光谱分光原理的的分光光度计和基于干涉原理的红外傅里叶光谱仪等，另外，前者依照测试波段的不同又可分为紫外(<390nm)---可见(390---770nm)分光光度计、红外分光光度计。 单色仪型分光光度计 单色仪性分光光度计是一种十分重要且应用广泛的分光光度计，有与在上次《薄膜的测试方法知多少》一文中已经详细介绍过单色仪型分光光度计的基本原理，在这里我们不做过多介绍。接下来我们介绍其的几个分类及其原理。 目前常用的单色仪性分光光度计有单光路与双光路分光光度计： 1. 单光路分光光度计 单光路分光光度计系统由光源、调制器、样品池、单色仪和光电探测器几部分组成。从光源发出的光束由光学系统形成小的样品测试光束，经光强调制器，进入样品池，透射样品后，经单色仪分光，有光电探测器检测光谱光电信号。该系统进行样品测试时，首先不放样品，让光电探测器测试出100%透射的基本光谱信号，然后将样品放入，再测试整个光谱的光电信号，两者之比，就可获得样品的光谱透射率。
单光路分光光度计的基本构成 由于是单光路系统，样品透射率的测试需要进行两次测试，因此测试速度较慢，而且对光源的稳定性以及系统的稳定性极高，因为光源的微小波动以及单色仪扫描过程中任何的不重复，都会造成测试精度的下降，在实际仪器中，光源的稳定性往往高于光谱测试的光谱测试精度一个量级以上，可以保证最后的光谱透射精度。在光源稳定的前提下，很多单光路测试系统也采用开机进行100%透射校验，以后测试不再进行100%透射的检验的方法，提高样品的测试速度。 另外，应用晶体偏振棱镜，形成偏振的宽光谱光源照明测试系统，同时采用光电探测器与积分球相结合的方式组成光电传感系统，该系统与样品台的转动机构相结合，组成一个入射角可变的多角度入射与反射系统。
偏振特性分光光度计系统示意图 2. 双光路分光光度计 在双光路分光光度计系统中，光源发出的光被分成两束，一束光经过放置样品的样品池，另一束为参考光束，经过参比池，两束光经过样品池之后再由光束选择调制器将两束光分别射入光电传感器，这样光电传感器就可以交替探测到经过样品的探测光束的光强度，然后将这两个光束强度信号进行相除就可得到样品透射率。
双光路分光光度计的光学机构原理图 双光路分光光度计在进行样品测试之前，也要进行光谱100%线的校正过程，以克服光学系统、单色仪以及光电传感器对不同光谱光电特性的响应不同而造成的光谱信号随波长变化对测试结果的影响。 适用于测量光学薄膜透射率的双光路分光光度计的主要参数： 目前国际上主要分光光度计的性能参数
红外傅里叶光谱仪(IR-FT) 红外光谱仪主要是指在光谱2500～25000nm区域进行光谱测试分析的仪器。在红外区域，往往采用波数来表示光波的波长(波数是波长的倒数，单位)。目前几乎所有的红外光谱仪都是傅里叶变换型的，他克服了色散性红外光谱仪的扫描速度慢、探测不灵敏、分辨率低等缺点。红外傅里叶变换光谱仪(IR-FT)是基于干涉原理的分析系统，主要应用于红外光谱区域，是红外波段的主要光谱分析仪器。 红外傅里叶变换光谱仪的基本原理 应用迈克尔干涉仪对不同波长的光信号进行频率调制在频率域内记录干涉强度随光程差改变的完全干涉图信号并对此干涉图进行傅里叶逆变换，得到被测光的光谱。 光源发出的光被分束器分为两束，一束经反射到达动镜，另一束透射到达定镜。两束光分别经过定镜和动镜反射回到分束器。动镜以一定速度
做直线运动，因而经分束镜分束后的两束光，由于动镜的运动，形成随时间变化的光程差
，经分束器会合后形成干涉，干涉光通过样品池，然后被检测，得到随动镜运动而变化的干涉图谱。傅里叶变换红外光谱仪的检测器有TGS(含重氢的氨基乙酸硫酸盐)、制冷碲镉汞(MCT)等。
红外傅里叶光谱系统示意图 与常用的分光型光谱仪相比，红外傅里叶光谱仪具有以下特点： (1)探测的信号增大，大大提高了谱图的信噪比; (2)所用光学元件少，无狭缝和光栅分光器，信噪比大; (3)波数精度高，重现性好，分变率高; (4)扫描速度快; 应用各种光谱仪，我们可以完成各种薄膜样品光谱测试，可以测得薄膜样品的光谱透射率、光谱反射率以及光谱吸收率，但是由于大部分光学薄膜器件为基于干涉效应的多层介质薄膜器件，因此器件的光谱吸收小，分光光度计由于精度限制，一般用于光学薄膜样品的光学特性测试。 恭祝各位读者开工大吉，狗年旺旺旺！感恩一路陪伴，我们也在不停的成长。
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