光學薄膜特性分類

主要光學薄膜器件包括反射膜、減反射膜、偏振膜、干涉濾光片、分光鏡等，廣泛應用于國民經濟和國防建設，越來越受到科技工作者的重視。例如，使用減反射膜后，復雜光學鏡頭的光通量損失可以減少10倍；使用高反射膜比的反射鏡可以增加激光器的輸出功率；使用光學膜可以提高硅電池的效率和穩定性。

簡單的光學薄膜模型是表面光滑、各向同性的均勻介質薄膜層。在這種情況下，光學薄膜的光學性質可以通過光的干擾理論來研究。當一束單色光平面波進入光學薄膜時，它的兩個表面反射多次，反射定律和折射定律給出反射光和折射光的方向，菲涅爾公式確定反射光合折射光的振幅。

光學薄膜可分為反射膜、增透膜/減反射膜、濾光片、偏光片/偏光膜、補償膜/相位差板、配向膜、擴散膜/片、增亮膜/棱鏡片/聚光片、遮光膜/黑白膠等。相關衍生物有光學保護膜、窗膜等。

光學薄膜的特點是表面光滑，薄膜之間的界面幾何分割；薄膜的折射率可以在界面上跳躍，但在薄膜中是連續的；可以是透明介質，也可以是吸收介質；可以是均勻的，也可以是不均勻的。實際應用的薄膜比理想的薄膜要復雜得多。這是因為：在制備過程中，薄膜的光學和物理性質偏離大材料，表面和界面粗糙，導致光束的漫反射；薄膜之間的相互滲透形成擴散界面；由于薄膜的生長、結構、應力等原因，形成各種向異性；復雜的時間效應。

反射膜一般可分為兩類，一類是金屬反射膜，另一類是全電介質反射膜。此外，還有金屬電介質反射膜，可以增加光學表面的反射率。

一般來說，金屬具有較大的消光系數。當光束從空氣進入金屬表面時，進入金屬的光振幅迅速衰減，進入金屬的光能相應減少，反射光能增加。消光系數越大，光振幅衰減越快，進入金屬的光能越少，反射率越高。人們總是選擇消光系數大、光學性能穩定的金屬作為金屬膜材料。紫外線區常用的金屬薄材料是鋁，可見光區常用的鋁和銀，紅外區常用的金、銀和銅。此外，鉻和鉑通常用作一些特殊薄膜的薄膜材料。由于鋁、銀、銅等材料在空氣中容易氧化，性能降低，必須用電介質膜進行保護。常用的保護膜材料有一氧化硅、氟化鎂、二氧化硅、三氧化二鋁等。

金屬反射膜的優點是制備工藝簡單，工作波長范圍廣；缺點是光損大，反射率不能很高。為了進一步提高金屬反射膜的反射率，可以在膜外涂幾層一定厚度的電介質層，形成金屬電介質反射膜。需要指出的是，金屬電介質膜增加了一定波長波區）的反射率，但破壞了金屬膜的中性反射特性。