光學薄膜在高真空度的鍍膜腔中實現(xiàn)。常規(guī)鍍膜工藝要求升高基底溫度；而較先進的技術，如離子輔助沉積(IAD)可在室溫下進行。IAD工藝不但生產(chǎn)比常規(guī)鍍膜工藝具有更好物理特性的薄膜，而且可以應用于塑料制成的基底。

圖19.11展示一個操作者正在光學鍍膜機前。抽真空主系統(tǒng)由兩個低溫泵組成。電子束蒸發(fā)、IAD沉積、光控、加熱器控制、抽真空控制和自動過程控制的控制模塊都在鍍膜機的前面板上。

圖19.12示出裝配在高真空鍍膜機基板上的硬件布局。兩個位于基板兩邊，周圍是環(huán)形罩并被擋板覆蓋。離子源位于中間，光控窗口在離子源的前方。圖19.13示出真空室的頂部，真空室里有含6個圓形夾具的行星系統(tǒng)。夾具用于放置被鍍膜的光學元件。使用行星系統(tǒng)是保證被蒸發(fā)材料在夾具區(qū)域內(nèi)均勻分布的選擇方法。夾具繞公共軸旋轉(zhuǎn)，同時繞其自身軸旋轉(zhuǎn)。光控和晶控處于行星驅(qū)動機械裝置的中部，驅(qū)動軸遮擋晶控。背面的大開口通向附加的高真空泵?；准訜嵯到y(tǒng)由4個石英燈組成，真空室的兩邊各兩個。

薄膜沉積的傳統(tǒng)方法一直是熱蒸發(fā)，或采用電阻加熱蒸發(fā)源或采用電子束蒸發(fā)源。薄膜特性主要決定于沉積原子的能量，傳統(tǒng)蒸發(fā)中原子的能量約0.1eV。IAD沉積導致電離化蒸汽的直接沉積并且給正在生長的膜增加活化能，通常為50eV量級。離子源將束流指向基底表面和正在生長的薄膜來改善傳統(tǒng)電子束蒸發(fā)的薄膜特性。

薄膜的光學性質(zhì)，如折射率、吸收和激光損傷閾值，主要依賴于膜層的顯微結(jié)構。薄膜材料、殘余氣壓和基底溫度都可能影響薄膜的顯微結(jié)構。如果蒸發(fā)沉積的原子在基底表面的遷移率低，則薄膜會含有微孔。當薄膜暴露于潮濕的空氣時，這些微孔逐漸被水汽所填充。

填充密度定義為薄膜固體部分的體積與薄膜的總體積(包括空隙和微孔)之比。對于光學薄膜，填充密度通常為0.75～1.0，絕大部分為0.85～0.95，很少達到1.0。小于l的填充密度使所蒸發(fā)材料的折射率低于其塊料的折射率。

在沉積過程中，每一層的厚度均由光學或石英晶體監(jiān)控。這兩種技術各有優(yōu)缺點，這里不作討論。其共同點是材料蒸發(fā)時它們均在真空中使用，因而，折射率是蒸發(fā)材料在真空中的折射率，而不是暴露于潮濕空氣中的材料折射率。薄膜吸收的潮氣取代微孔和空隙，造成薄膜的折射率升高。由于薄膜的物理厚度保持不變，這種折射率升高伴有相應的光學厚度的增加，反過來造成薄膜光譜特性向長波方向的漂移。為了減小由膜層內(nèi)微孔的體積和數(shù)量所引起的這種光譜漂移，采用高能離子以將其動量傳遞給正在蒸發(fā)的材料原子，從而有效增加材料原子在基底表面處凝結(jié)期間的遷移率。 

鍍膜的折射率

光學鍍膜機

根據(jù)電磁學的基本理論里，提到對于不同介質(zhì)的透射與反射。

若是由介質(zhì) n1垂直入射至 n2

反射率=[ (n2－n1) / (n1+n2) ]^2

穿透率=4n1n2 / (n1+n2)^2

范例講解：

若是空氣的折射率是 1.0 ，鍍膜的折射率nc (例如：1.5) ，玻璃的折射率n (例如：1.8)（1）由空氣直接進入玻璃

穿透率= 4×1.0×1.8 / ( 1+1.8 )2=91.84%

（2）由空氣進入鍍膜后再進入玻璃穿透率=[ 4×1.0×1.5 / ( 1+1.5 )2] × [ 4×1.5×1.8 / ( 1.5+1.8 )2]=95.2%

可見有鍍膜的玻璃會增加透光度。此外由此公式，我們可以計算光線穿透鏡片的兩面，發(fā)現(xiàn)即使一片完

光學鍍膜機

美的透鏡（折射率1.8），其透光度約為85%左右。若加上一層鍍膜（折射率1.5），則透光度可達91%?？梢姽鈱W鍍膜的重要性。

鍍膜的厚度
我們已經(jīng)知道透光度與鍍膜

光學鍍膜玻璃

的折射率有關，但是卻無關于它的厚度。可是我們?nèi)裟茉阱兡さ暮穸壬舷曼c功夫，會發(fā)現(xiàn)反射光A與反射光B相差 nc×2D 的光程差。如果

nc×2D=（N+ 1/2）λ 其中 N= 0,1,2,3,4,5..... λ為光在空氣中的波長

則會造成該特定波長的反射光有相消的效應，因此反射光的顏色會改變。

例如，鍍膜的厚度若造成綠色光的相消，則反射光會呈現(xiàn)紅色的。市面上許多看似紅色鏡片的望遠鏡都是用這個原理制作的。盡管如此，透射

光學鍍膜機

光卻沒有偏紅的現(xiàn)象。

在許多復雜的光學系統(tǒng)里，反射光的抑制是十分重要的功課。因此一組鏡片之間，會利用不同的鍍膜厚度來消去不同頻率的反射光。所以越高級的光學系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)反射光的顏色也會越多。

光學鍍膜材料
常見的光學鍍膜材料有以下幾種：

1、氟化鎂

材料特點：無色四方晶系粉末，純度高，用其制備光學鍍膜可提高透過率，不出崩點。

2、二氧化硅

材料特點：無色透明晶體，熔點高，硬度大，化學穩(wěn)定性好。純度高，用其制備高質(zhì)量Si02鍍膜，蒸發(fā)狀態(tài)好，不出現(xiàn)崩點。按使用要求分為紫外、紅外及可見光用。

3、氧化鋯

材料特點 白色重質(zhì)結(jié)晶態(tài)，具有高的折射率和耐高溫性能，化學性質(zhì)穩(wěn)定，純度高，用其制備高質(zhì)量氧化鋯鍍膜，不出崩點。（本文轉(zhuǎn)自功能膜世界）
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