什么是光學(xué)鍍膜？
光學(xué)鍍膜用于增強光學(xué)組件的透射、反射或偏振特性。例如，每個未鍍膜玻璃器件表面將會有大約4%的入射光被反射。采用增透膜可將各表面的反射率降低到 0.1% 以下，采用高反射介電膜可將反射率提高到 99.99% 以上。光學(xué)鍍膜由氧化物、金屬或稀土材料等薄層材料組成。光學(xué)鍍膜的性能取決于層數(shù)、厚度和不同層之間的折射率差異。
那么，為什么選擇增透膜?
過量的反射激光會降低通量，并可能導(dǎo)致激光誘導(dǎo)損傷。增透 (AR) 膜應(yīng)用于光學(xué)表面，以提高系統(tǒng)的通量，并減少反射在系統(tǒng)中向后傳播并產(chǎn)生鬼影所造成的危害。AR 鍍膜對包含多個透射光學(xué)元件的系統(tǒng)尤為重要。許多低光系統(tǒng)采用增透膜光學(xué)，以便有效地利用光線。
圖 1:菲涅耳反射發(fā)生在每個材料界面。每次反射光線到達另外一個界面時，都有一部分會經(jīng)歷額外的菲涅耳反射1
AR 鍍膜的設(shè)計使相對相移在光束反射在薄膜上、下邊界180度之間。兩個反射光束之間發(fā)生破壞性干涉，它會在兩個光束離開表面之前抵消它們（圖2）。光學(xué)鍍膜的光學(xué)厚度必須是λ/4的奇數(shù)倍數(shù)，其中，λ是設(shè)計波長或峰值性能的優(yōu)化波長，以實現(xiàn)反射光束之間λ/2波長所需的路徑差異。實現(xiàn)該差異后，將導(dǎo)致光束的抵消。利用入射介質(zhì)(n0)和基片(ns)的折射率可以找到完全抵消反射光束所需的薄膜(nf)的折射率。
圖2:每個鍍膜層的折射率和厚度都經(jīng)過嚴格的控制，以使每個反射光束之間產(chǎn)生破壞性干涉
V型增透膜是一種 AR 鍍膜，其設(shè)計目的是增加在特定設(shè)計波長 (DWL)下的窄波段的透射率。這種鍍膜類型被稱為“V 形鍍膜”，因為透射與波長之間的曲線形成一個“V”形，最小值為 DWL。使用單頻窄帶線寬激光器或窄半峰全寬 (FWHM) 光源時，V 形鍍膜是獲得最大透射率的理想材料1。V 形鍍膜在 DWL 下的反射率通常小于 0.25%。但是，鍍膜局部的反射曲線近似拋物線形狀，在DWL 之外的波長下反射率明顯較高（圖3）。
圖3: 使266nm處獲得最大透射率的激光V型鍍膜示例
表 1: 愛特蒙特光學(xué)標準激光 V 型鍍膜的反射率規(guī)格和保證激光誘導(dǎo)損傷閾值 - 可根據(jù)要求定制波長
由于反射率隨光源波長遠離 DWL 而迅速增加，因此帶有 V 形鍍膜的光學(xué)元件用于恰好或非常接近鍍膜預(yù)計 DWL 的位置。V 型鍍膜的一個有趣的特征是，其傳輸曲線的形狀為半周期，因此反射率在 DWL（例如 λ0/2 或 λ0/4）的諧波下達到局部最低值，不像在 DWL 下一樣能獲得最優(yōu)反射率。V 型鍍膜通常只包含兩層鍍膜。簡單的 V 型鍍膜可以包含一個厚度為 λ/4 的層，但可能需要更多層來調(diào)整帶寬，或者如果具有適當折射率的鍍膜材料不可用。多層鍍膜也可以補償不同的入射角，但他們更加復(fù)雜，而且往往有更大的帶寬。如果 V 型鍍膜層的厚度不正確，鍍膜的反射率會增加，而且 DWL 會發(fā)生變化。愛特蒙特光學(xué)的 V 型鍍膜通常能使最小反射率顯著低于 0.25%，但所有標準 V 型鍍膜在 DWL 下的指定反射率都小于 0.25%。這允許 DWL與鍍膜公差有細微的變化。
圖 4: Wavelength selection chart
λ/4 MgF2: The simplest AR coating used is λ/4 MgF2 centered at 550nm (with an index of refraction of 1.38 at 550nm). MgF2 coating is ideal for broadband use though it gives varied results depending upon the glass type involved.
VIS 0° and VIS 45°: VIS 0° (for 0° angle of incidence) and VIS 45° (for 45° angle of incidence) provide optimized transmission for 425 – 675nm, reducing average reflection to 0.4% and 0.75% respectively. VIS 0° AR coating is preferred over MgF2 for visible applications.
VIS-NIR: Our visible/near-infrared broadband anti-reflection coating is specially optimized to yield maximum transmission (>99%) in the near infrared.
Telecom-NIR: Our telecom/near-infrared is a specialized broadband AR coatings for popular telecommunications wavelengths from 1200 – 1600nm.
UV-AR and UV-VIS: Ultraviolet coatings are applied to our UV fused silica lenses and UV fused silica windows to increase their coating performance in the ultraviolet region.
NIR I and NIR II: Our near-infrared I and near-infrared II broadband AR coatings offer exceptional performance in near-infrared wavelengths of common fiber optics, laser diode modules and LED lights.
圖 5, 圖 6,和表 2 顯示愛特蒙特光學(xué)的標準BBAR 鍍膜選項。
圖 7: EO 的紅外 (IR) 光譜標準增透膜
表 2: 愛特蒙特光學(xué)標準 BBAR 鍍膜的反射率規(guī)格
