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光学薄膜及应用研究
【摘要】光学薄膜是一类重要的光学元件,它广泛地应用于现代光学、光电子学、光学工程以及其他相关的科学技术领域。在光的传输、调制,光谱和能量的分各与合成以及光与其他能态的转换过程中起着不可替代的作用。
【关键词】光学薄膜制备应用

(PVD)
1)热蒸发
光学薄膜器件主要采用真空环境下的热蒸发方法制造,此方法简单、经济、操作方便。尽管光学薄膜制备技术得到长足发展,但是真空热蒸发依然是最主要的沉积手段,当然热蒸发技术本身也随着科学技术的发展与时俱进。
2)溅射
溅射指用高速正离子轰击膜料(靶)表面,通过动量传递,使其分子或原子获得足够的动能面从靶表而逸出(溅射),在被镀件表面凝聚成膜。其膜层附着力强,纯度高,可同时溅射多种不同成分的合金膜或化合物。
3)离子镀
离子镀兼有热蒸发的高成膜速率和溅射高能离子轰击获得致密膜层的双优效果,离子镀膜层附着力强、致密,离子镀常见类型:蒸发源和离化方式。
4)离子辅助镀
在热蒸发镀膜技术中增设离子发生器――离子源,产生离子束,在热蒸发进行的同时,用离子束轰击正在生长的膜层,形成致密均匀结构(聚集密度接近于1),使膜层的稳定性提光学薄膜制备技术高,达到改善膜层光学和机械性能。
离子辅助镀技术与离子镀技术相比,薄膜的光学性能更佳,膜层的吸收减少,波长漂移极小,牢固度好,该技术适合室温基底和二氧化钛等高熔点氧化物薄膜的镀制,也适合变密度薄膜、优质分光镜和高性能滤光片的镀制四。
(CVD)
化学气相沉积(CVD)一般需要较高的沉积温度,而且在薄膜制备前需要特定的先驱反应物,通过原子、分子间化学反应的途径来生成固态薄膜的技术,CVD技术制备薄膜的沉积速率一般较高。但在薄膜制备过程中也会产生可燃、有毒等一些副产物。
(CLD)
化学液相沉积(CLD)工艺简单,制造成本低,但膜层厚度不能精确控制,膜层强度差,较难获得多层膜,还造成废水、废气污染的问题。


利用光学薄膜的干涉特性,选择性地吸收,反射或透射照明光源中的红外辐射能量,己成为近年热性能光学控制薄膜的一个重要应用领域。其中对可见光具有很高透过率的红外高反射薄膜,用于白炽灯、卤素灯、低压钠灯等照明光源上,既可提高能量利用率,又能改变光源光谱的能量分布,满足特定照明的需求。红外高反射薄膜中用途较广的是金属-介质复合膜和全介质多层干涉膜。
采用氧化锡膜系结构的金属价质复合膜,用热蒸发方法镀制于白炽灯玻壳内表而,可使白炽灯的相对光谱能量分布中红外辐射能量近乎为零,而可见光的光谱能量却较未镀膜时有所增加,使相同功率的镀膜白炽灯输出光通量较普通灯泡变大,起到了一定的节能作用。
但是,金属――介质复合膜的热稳定性和化学稳定性较差,而且其光学特性也不够理想,因此,目前用于高温照明光源的薄膜大多选用全介质膜系结构。据称,采用二氧化钛等多层全介质干涉膜系、镀制在卤素灯的真空玻璃灯管外壁,节能已达到15%――40%,而且这类膜系属于硬膜,除了具有很好的热稳定性和化学稳定性外,还有良好的机械特性。其中适用于高功率卤素灯(常用于复印机曝光灯)和钠灯等光源的较理想是多层介质膜。该薄膜