从本质上讲，光学镀膜是应用于光学表面（如透镜或反射镜）的微观材料层，用于精确控制其与光的相互作用方式。通过管理特定光波长的反射、透射或吸收，这些镀膜极大地增强了它们所参与的任何光学系统的性能、效率和功能。
光学镀膜的真正目的不仅仅是覆盖表面，而是利用光波干涉的物理原理来解决特定问题——无论是消除相机镜头的眩光，为激光器创建完美的反射镜，还是为科学仪器过滤特定颜色。
光学镀膜的基本工作原理是什么？
现代光学镀膜的复杂性能来自于堆叠多层极其薄的不同材料。这种多层设计可以精确地操纵光线。
波干涉原理
光线以波的形式传播。当光波撞击镀膜表面时，一部分光会反射。当它撞击下一层时，又会有一部分光反射。
通过仔细控制这些层的厚度，工程师可以确保反射波要么相互抵消（相消干涉），要么相互增强（相长干涉）。
折射率的作用
每层材料都有不同的折射率，它衡量光线穿过时减慢的速度。
两个具有不同折射率的层之间的边界是导致光线反射的原因。在高折射率和低折射率材料之间交替是产生高性能所需干涉效应的关键。
层厚的重要性
每层的厚度都经过精心控制，通常精确到特定光波长的四分之一或二分之一。
这种精确的厚度决定了光线传播的路径长度，从而决定了当反射波重新组合时是同相（相长）还是异相（相消）。
光学镀膜的主要类型及其用途
虽然基本原理相同，但光学镀膜的设计旨在实现截然不同的目标。
增透（AR）镀膜：最大化光线透射
最常见的镀膜类型是增透膜，它们旨在对反射光产生相消干涉。
这可以消除反射和眩光，让更多的光线穿过光学元件。这对于相机镜头、眼镜和显示屏至关重要，因为这些应用需要最大的清晰度和亮度。
高反（HR）镀膜：创建精密反射镜
相反，高反镀膜（或介质反射镜）是为相长干涉而设计的。
它们以一种方式堆叠层，使反射光波相互增强，从而创建一个可以在特定波长下反射超过99.9%光线的反射镜。这些对于激光器和高端望远镜至关重要。
滤光片和分束器：选择性地管理光线
这些先进的镀膜旨在透射某些波长，同时反射其他波长。
例如，二向色滤光片可以反射蓝光，同时让红光和绿光通过。这种能力是投影仪、荧光显微镜和其他需要分离颜色的仪器的基础。
理解权衡
选择或设计光学镀膜涉及平衡相互竞争的因素。没有一种“最佳”镀膜适用于所有情况。
性能与复杂性和成本
简单的单层增透膜成本低廉，但在狭窄的颜色范围内性能有限。
高性能多层宽带增透膜在可见光谱范围内效果要好得多，但需要数十层精确沉积的层，使其复杂性和成本显著增加。
角度和波长依赖性
镀膜的性能针对特定波长范围和特定入射角（光线撞击表面的角度）进行了优化。
为正面入射的可见光设计的增透膜，对于以45度角入射的相同光线或红外光，可能会变得高度反射。
耐用性和环境因素
用于镀膜层的材料决定了光学元件对划痕、温度变化、湿度和化学暴露的抵抗力。用于军事应用的耐用镀膜与用于受保护实验室环境的镀膜将具有不同的材料和权衡。
为您的应用做出正确选择
理想的镀膜完全取决于您的主要目标。
- 如果您的主要关注点是清晰度和效率（例如，相机镜头、显示屏）：您需要增透（AR）镀膜以最大程度地减少眩光并最大化光线吞吐量。
- 如果您的主要关注点是精确反射（例如，激光器、专用望远镜）：您需要高反（HR）或介质反射镜镀膜，以最小损耗反射特定波长。
- 如果您的主要关注点是分离颜色或波长（例如，科学仪器、投影仪）：您需要滤光片镀膜，如二向色滤光片或带通滤光片，以透射部分光线，同时反射其他光线。
最终，光学镀膜是释放现代光学全部潜力的隐形技术。
总结表：
| 镀膜类型 | 主要功能 | 主要应用 |
|---|---|---|
| 增透（AR） | 最大限度地减少反射，最大限度地提高光线透射 | 相机镜头、眼镜、显示器 |
| 高反（HR） | 高效反射特定波长 | 激光器、精密反射镜、望远镜 |
| 滤光片和分束器 | 选择性地透射/反射特定波长 | 投影仪、科学仪器、显微镜 |
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