在光學實驗中，我們(men) 使用蒸鍍有各種薄膜的西格瑪光機光學元件。

很多情況下，薄膜被蒸鍍在拋光的玻璃表麵。光學實驗中反射率，波長特性，偏光特性等的很多必要的光學性能是通過鍍膜實現的。因此，為(wei) 了充分發揮如反射鏡等元件的性能，都是將光線直接射入鍍有薄膜的一側(ce) 使用的。

鍍膜大致分為(wei) 金屬鍍膜和透明膜（電介質膜）2種。

任何一種都可以用於(yu) 光學實驗的反射鏡，但是反射機理是完全不同的，在使用方法或特性上也存在很多不同點。

金屬膜

在拋光的玻璃基板上蒸鍍鋁（Al）或金（Au）等金屬時，會(hui) 成為(wei) 反射率較高的西格瑪光機反射鏡。

此外，銀（Ag）鉑（Pt），或鉻（Cr）等金屬有時也可以用於(yu) 反射鏡。

金屬膜能夠在非常寬的波長譜區進行反射，且具有反射率隨入射角度變化小的特征。

由於(yu) 沒有反射的光線被金屬薄膜吸收，金屬薄膜的厚度稍微變厚時，光線將不能透過薄膜到達玻璃基板。

鋁膜

鋁膜在紫外到紅外譜區都具有高反射率，但非常容易氧化，特別是在紫外譜區具有不穩定的特性。而且，容易受損傷(shang) ，即使弄髒也不能擦拭表麵。

因此，在鋁膜上附加保護膜，可以保護金屬膜並防止氧化或損傷(shang) 。保護膜在特定的波長譜區有保持反射率的效果，但在其它波長譜區，有時反射率會(hui) 降低。

與(yu) 此相反，也有隻在特定的波長譜區增加反射率的特殊保護膜。

鉻膜

鉻膜或其合金（鉻鎳鐵合金）可以作為(wei) 部分反射鏡的鍍膜使用。

鉻膜的反射率比鋁膜和金膜低，由於(yu) 吸收較多而不被用於(yu) 反射鏡，但在寬波長譜區由於(yu) 反射率和吸收率的變化較小，可以用於(yu) 反射型的中性濾光片或分光鏡。

金膜

在可見光譜區具有黃色的波長特性（藍色有吸收），但是在紅外譜區的非常寬廣的範圍內(nei) 具有較高的反射率。

由於(yu) 隻有金膜時不能很好地附著在玻璃表麵，很容易剝落，所以一般首先蒸鍍鉻的底膜。

金膜柔軟很容易受損傷(shang) 。在特定的波長譜區使用時，可以蒸鍍金膜的保護膜。在整個(ge) 紅外譜區使用時，經常使用不鍍有保護膜的金膜。

請絕對不要用紙或布擦拭金膜。一旦受損傷(shang) 將不能恢複。

金屬膜的反射率比較（參考數據）

電介質膜

電介質材料無色透明，沒有像金屬那樣大的反射或吸收。

如果選擇適當的材質和膜厚，在西格瑪光機玻璃基板，薄膜和空氣的分界麵會(hui) 產(chan) 生幹涉效果，可以得到特定的透過率·反射率的波長特性。

單層防反射膜

光線射入玻璃基板時，會(hui) 產(chan) 生4%左右的反射而造成透過率的損失。但是，通過在玻璃基板上蒸鍍比玻璃的折射率更低的電介質膜，可以改變玻璃基板的反射率。

調節電介質膜的厚度使其光程（折射率n×膜厚d）為(wei) λ/4時，可以相互抵消玻璃基板和電介質膜，電介質膜和空氣的分界麵的反射，將反射率降到最低。

但是，由於(yu) 折射率受到薄膜材料的限製，所以反射率不能完全為(wei) 零。而且，由於(yu) 受玻璃基板折射率的限製，所以並不是所有玻璃基板都能得到防反射效果。

單層電介質防反射膜的結構示意圖

單層防反射膜（SLAR）反射率的波長特性

多層防反射膜

由於(yu) 單層膜材料的選擇範圍很小，而且玻璃基板會(hui) 殘留一些反射。因此，通過重疊蒸鍍幾層薄膜，即使使用很少的薄膜材料也可以得到最佳的防反射效果。

此外，可以改變薄膜的構成，製造出降低特定波長的反射率的窄帶防反射膜（NMAR），或製造出在寬波長譜區降低反射率的寬帶防反射膜（MLAR）。

多層電介質防反射膜的結構示意圖

窄帶防反射膜（NMAR）反射率的波長特性

寬帶防反射膜（BMAR）反射率的波長特性

多層反射膜

在玻璃基板上交替重複地蒸鍍折射率較高的電介質膜和折射率較低的電介質膜時，可以得到反射率非常高的反射膜。

高折射率和低折射率的分界麵會(hui) 產(chan) 生很少的反射。

由於(yu) 每層的電介質膜的厚度都調節為(wei) λ/4的光程（折射率n×膜厚d），在各層上反射的光線的相位相同，反射將相互合成加強。相反，經過多重反射向透過方向前進的光線則相互抵消變為(wei) 零。

如果電介質膜的層數足夠多，入射光線會(hui) 逐漸減弱，變得幾乎不能透過。

衰減的光線將全部轉為(wei) 反射光。由於(yu) 電解質膜沒有吸收，入射的光線將沒有損失，成為(wei) 100%的反射光。

多層電介質高防反射膜的結構示意圖

多層電介質膜（DML）的反射率的波長特性

特殊薄膜

多層電介質膜可以產(chan) 生很多波長特性，用於(yu) 各種光學儀(yi) 器。

另一方麵，在最前沿的研究中，為(wei) 了得到更好的光學性能，有的非常特殊的多層電介質膜具有超過100層的薄膜構造。

超寬帶反射鏡

如果是可見光譜區，幾十層的電介質膜即可達到反射效果。但是如果波長譜區包含從(cong) 紫外到紅外區域時，需要將紫外，可見光，紅外譜區的3個(ge) 以上的多層膜組合在一起。

因此，薄膜層數會(hui) 變得極多，在製造方麵也相應地需要更加精湛的技術。

強激光用膜

將高能量脈衝(chong) 激光射入多層電介質膜時，薄膜的分界麵上能量會(hui) 變得極大，通常的薄膜會(hui) 由於(yu) 激光能量而被破壞。

因此，需要重新考慮薄膜結構和薄膜材料，開發不易受到激光損傷(shang) 的特殊的多層膜。

飛秒激光用低分散膜

將飛秒激光射入寬譜區的多層電介質膜時，透過薄膜的光程因波長的不同而不同，因此產(chan) 生色散。

飛秒激光用低分散膜的設計要求在薄膜中的光程不隨波長的不同而改變，將色散降低到極小。而且，需要采用可以承受高能量的薄膜構造。

複合膜

在多層電介質膜中加入金屬膜，可以製造出前所未有的特性光學的元件。

因為(wei) 是將多層電介質膜和金屬膜混合在一起，所以被稱為(wei) 複合膜。

這種薄膜被用於(yu) 寬帶無偏光分光鏡和帶通濾光片等。遺憾的是，由於(yu) 金屬存在吸收，所以會(hui) 產(chan) 生少量的光量損失。

多層膜的特性

多層膜可以具有任意的反射率·透過率的波長特性，但另一方麵也受到很多製約。

入射角度的依賴性

在改變光線的入射角度時，多層膜的透過率·反射率的波長特性會(hui) 產(chan) 生變化。

多層膜的各層薄膜的相對厚度，在射入傾(qing) 斜光線時，光線通過薄膜中的光程會(hui) 變長。因此，入射角度為(wei) 0度（垂直）時，透過率·反射率的波長特性在最長波長一側(ce) ，入射角度變大時，向較短波長一側(ce) 移動。

這種現象被稱為(wei) 多層膜的藍色移動。

溫度的依賴性

電介質膜的厚度和薄膜材料的折射率隨溫度的不同而變化，因此多層膜的透過率·反射率的波長特性也隨之變化。由於(yu) 溫度依賴性隨鍍膜的製造方法和薄膜材料的不同而不同，需要在薄膜的設計階段給予考慮。請事先通知使用環境和溫度變動範圍。

耐候性

多層電介質膜根據使用環境的不同，其光學特性有時會(hui) 隨著時間而產(chan) 生變化。

雖然有不同的製造方法和薄膜構成，但長時間暴露在高溫高濕的環境下時，薄膜都會(hui) 膨脹，波長特性也會(hui) 產(chan) 生一些變化。

像分色反射鏡或帶通濾光片那樣的透過率·反射率隨波長不同變化劇烈的產(chan) 品，特別需要注意。

光學元件在實驗室或裝置中使用時，要保持常溫和低濕度狀態。不使用時，請保管在電子幹燥箱®等幹燥的保存箱中。

偏光特性

光學元件被用於(yu) 0度（垂直射入）之外的入射角時，會(hui) 產(chan) 生偏光特性。

偏光特性有P偏光與(yu) S偏光的透過率·反射率的變化特性，和P偏光與(yu) S偏光的相位差的變化特性的2個(ge) 特性。

相位差特性很難控製，在本產(chan) 品目錄的鍍膜產(chan) 品中不予保證。例如，45度方向的直線偏光射入鍍膜產(chan) 品時，出射光的偏光狀態不再是45度的直線偏光，而是橢圓偏光。但是，不將P偏光和S偏光分開時，考慮出射光的P偏光和S偏光的光量平均值時，其透過率·反射率的特性不會(hui) 有特別影響。

以45度入射角度將光線射入無鍍膜的玻璃基板時，P偏光和S偏光的反射率是不同的。

鍍膜的每個(ge) 薄膜分界麵也一樣，P偏光和S偏光的反射率存在差異，對於(yu) 多層膜，由於(yu) P偏光和S偏光透過率和反射率存在很大差異，其波長特性也會(hui) 受到影響。

因此，產(chan) 品目錄的透過率·反射率的波長特性曲線圖中顯示有P偏光和S偏光的特性。

即便圖中未顯示P偏光，S偏光的特性曲線的鍍膜光學元件也存在偏光特性，這時特性曲線圖顯示的是P偏光和S偏光的平均值。

由於(yu) 激光之外的大部分光源為(wei) 非偏光，因此可以使用P偏光和S偏光平均值的曲線圖。但是使用激光時，由於(yu) 是直線偏光，取P偏光值還是取S偏光值，或是取兩(liang) 者間的值需要根據偏光方向來決(jue) 定。

特別是像分光反射鏡那樣的透過區域和反射區域在較窄的波長譜區中發生轉換的鍍膜元件，S偏光和P偏光的從(cong) 透過到反射的轉換波長是不同的。

S偏光·P偏光的定義(yi)

多層電介質膜反射鏡的反射率的波長特性

分色反射鏡的反射率的波長特性

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