从根本上说，光学镀膜的目的是精确控制光线如何与透镜或镜子等光学元件的表面相互作用。这些镀膜是将特定材料的微观薄层沉积到表面上，以改变其反射、透射或吸收不同波长光线的方式。这种操控使得一块简单的玻璃能够执行高度专业化的功能。
核心要点是，光学镀膜利用薄膜干涉的物理原理来改变材料的自然光学特性。这会将标准元件转变为旨在以极高精度增强透射、最大化反射或过滤光线的高性能工具。
光学镀膜如何操控光线
光学镀膜的功能不基于其材料的整体特性，而是基于其极薄层之间边界处发生的相互作用。
薄膜干涉原理
大多数光学镀膜背后的核心机制是薄膜干涉。当光线击中涂层表面时，一部分光线从涂层的顶面反射，而另一部分光线进入涂层并在底面（涂层-基底边界处）反射。
这两束反射光波随后相互干涉。通过仔细控制涂层层的厚度和所用材料的折射率，工程师可以决定这种干涉是相长干涉还是相消干涉。
相消干涉与相长干涉
当反射波相位相反时，会发生相消干涉，导致它们相互抵消。这是增透膜（抗反射涂层）的原理，它能最大限度地减少反射，并使穿过元件的光量最大化。
当反射波相位相同时，会发生相长干涉，导致它们相互增强。这是高反射膜的基础，它可以制造出对特定波长光线反射率超过 99.9% 的镜子。
光学镀膜的关键应用
通过掌握干涉原理，我们可以为各种高度特定的任务创建镀膜，将简单的光学基底转变为精密仪器。
增透膜（AR 镀膜）
AR 镀膜的目标是最大化光传输。未镀膜的玻璃每表面会反射约 4% 的光。在具有许多元件的复杂相机镜头中，这种累积的光损失会严重降低图像的亮度和对比度。
AR 镀膜对于眼镜、相机镜头、太阳能电池板和显示屏等应用至关重要，在这些应用中，最大化光通量和减少眩光是必不可少的。
高反射（HR）镀膜
HR 镀膜的目标是最大化反射率。虽然标准铝镜反射约 85-90% 的光，但介电 HR 镀膜可以在特定波长范围内实现超过 99.9% 的反射率。
这些镀膜对于激光系统、高端望远镜以及必须以最小损耗重定向光线的其他敏感仪器是不可或缺的。
波长特定滤光片
这些镀膜旨在选择性地透射或阻挡某些波长（颜色）的光。
示例包括截止滤光片（阻挡低于或高于特定波长的所有光线）和带通滤光片（只允许窄范围波长通过）。它们是科学分析、医疗设备和机器视觉的基础。
专业功能性镀膜
除了主要类型外，镀膜还可以提供其他功能。货币上的防伪薄膜使用根据观察角度改变颜色的镀膜。其他镀膜可以为光学表面增加耐用性、抗刮擦性或疏水性（防水）特性。
理解权衡
应用光学镀膜是一种平衡行为；改善一个特性通常会以牺牲另一个特性为代价。
性能与入射角
镀膜通常针对以特定角度（通常是垂直）照射到表面的光线进行优化。随着入射角的变化，光线穿过镀膜的路径长度也会变化，从而改变干涉效应并降低镀膜的性能。
带宽与复杂性
设计用于单个波长（如激光镜）的镀膜相对简单。而必须在宽光谱光范围内保持其特性的宽带镀膜（如相机镜头 AR 镀膜）需要更多的层，使其在设计和制造上明显更加复杂和昂贵。
耐用性与光学纯度
具有最佳光学特性的材料不总是最坚固的。镀膜的耐用性（抵抗磨损、温度和湿度的能力）与其峰值光学性能之间通常存在权衡。
为您的目标做出正确的选择
选择镀膜需要清楚地了解光学系统的主要目标。
- 如果您的主要重点是最大化光通量（例如，相机镜头、传感器）： 您需要针对应用的特定波长范围设计的增透膜（AR）镀膜。
- 如果您的主要重点是以最小损耗重定向光线（例如，激光腔、光束转向）： 您需要高反射（HR）镀膜，通常是介电镜，针对您的激光器的特定波长和入射角进行优化。
- 如果您的主要重点是隔离或阻挡特定颜色（例如，荧光显微镜、光谱学）： 您需要专业的滤光片镀膜，例如带通、长通或短通滤光片。
最终，光学镀膜是将功能性光学元件提升为高性能、专用系统的关键。
总结表：
| 镀膜类型 | 主要功能 | 常见应用 |
|---|---|---|
| 增透膜 (AR) | 最大化光传输 | 相机镜头、眼镜、太阳能电池板 |
| 高反射 (HR) | 最大化反射率 (>99.9%) | 激光系统、望远镜 |
| 波长滤光片 | 选择性透射/阻挡特定波长 | 光谱学、医疗设备、机器视觉 |
| 专业镀膜 | 增加耐用性、抗刮擦性、防伪 | 货币、保护镜片 |
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