光学镀膜科普

这次发的比较深入点,按班长的要求写的比较贴近日常的文章忙碌ING.

普及的帖子在这里:
http://www.astronomy.com.cn/bbs/thread-64277-1-2.html

随着光学系统越来越复杂，镜片的表面处理越来越高了，在不同的地方需要不同的薄膜。比如：
1、加强发射能力的高反膜
2、由于CCD和CMOS的出现，减少红光和红外光的红外截止膜
3、只能透过指定波长光线的窄带
4、常用的为了降低镜片反射的减反膜
下面我就逐个写写。

1、高反膜
反射膜可以说和近代天文观测一起成长的。天望随着口径的增加，从折射很快发展到反射。早期的反射镜使用金属制造（比如黄铜），利用金属本身的反射。后来发展成其他基板，再镀铝或银，把反射率提高到85%以上。上面说的是主镜。
不管是反射镜还是折射镜，现在一般存在一个反射副镜。反射镜叫副镜，折射镜叫天顶。天顶镜早期使用普通铝或银，后来使用了棱镜，利用光的全反射原理，把光线反射率提高不少，可以到95%。
但是随着大家对反射率的要求，现在开发出高反膜，把反射率进一步提高到99%以上。
下面是几个理论曲线的对比：
A纯银的反射曲线

由于镀膜控制的问题，不可能达到这个水平的，而且各波长不均衡
B 多层高反膜

这个是理论曲线，当然也不可能做到100%，但是一般比单纯的银膜好，而且，在各波长反射率几乎一样。

2、红外截止膜
具体去这里看看http://www.astronomy.com.cn/bbs/viewthread.php?tid=63173&highlight=%2Bshunter
3、窄带
先给一个窄带的波形

看了红外截止膜的帖子，可以认为，一个窄带其实是2个类似于红外截止膜的膜系合成的。一个是长波截止，一个是短波截止，2个叠加就是窄带了，当然，这2个截止要接近。
由于窄带只在某个特定波长高透，其他波长截止。如果我们拍摄某个天体，它在某个波长的光线特别强，而其他的很少，使用了这个波长的窄带，可以把天体从背景中突出出来，因为背景中的大部分光被截止了，更黑了。

4、下面谈谈日常中使用最多的减反膜
减反膜使用最多，而且历史最长。由于历史原因，这方面的镀膜一开始被称为增透膜，随着研究的深入，发现这个称呼不是很妥当，所以国标里把这方面的镀膜修改为减反膜。
最早的减反膜可以追溯到1817年的夫朗和费，他将一块玻璃抛光后，用酸处理一部分表面24小时后，把酸清洗后，玻璃表面就失去光泽了，但是观察后发现，表面没有被腐蚀。检查透射光，没有减少，反而还略有增加。
1886年，英国的瑞利提出，因为玻璃表面形成了薄薄的一层膜，折射率比玻璃低，所以反射率降低了。基于以上，最早的减反膜是使用化学法镀的，就是将玻璃表面腐蚀非常薄的一层。
现代的镀膜技术，要从1930年说起，C R 伯奇关于扩散泵油的工作，使抽气机能用于真空镀膜工作。同时期的约翰 斯特郎将氟化物镀到玻璃表面，将玻璃对可见光的反射率降低了89%。
没镀膜的K9玻璃的反射率曲线

镀了单层氟化镁的K9玻璃反射曲线

由于单层氟化镁不是很理想，就开发了2层的减反膜，在基板和氟化镁之间镀了一层折射率高点的氧化铝，但是除了在中心波长反射率低些外，整体不是很好

还有3层的减反膜，只在550左右好些，长波和短波端不好

以上给出的都是标准的1/4波长的镀膜，我们再看一个不规则的镀膜，曲线明显好多了，不过是4层

可以看到，上面的一个4层镀膜，大约在240NM的带宽内低反射，可以叫超宽带减反了。如果用到6层，效果就更好了。注意曲线的最大值。


[ 本帖最后由 shunter 于 2007-3-17 11:39 编辑 ]

首先，我来坐沙发！！
对于斑竹这么兢兢业业的工作表示支持！
第二,写的内容很精彩,建议加钻!
第三，文章有深度，但是对于这么多的化学物理知识，看来我要慢慢消化了！
[fly]的确是好贴！[/fly]

[ 本帖最后由 Shmilyprince 于 2007-3-10 20:57 编辑 ]

虽然木有全看懂。但是这种资料帖子必须收藏先~~好贴，建议设精

看过后对镀膜有了更多的了解

不过我还是不太了解反射镜的高反镀膜如何镀的？镀的什么物质呢？

原帖由 Nbird 于 2007-3-10 20:55 发表
看过后对镀膜有了更多的了解

不过我还是不太了解反射镜的高反镀膜如何镀的？镀的什么物质呢？

高反膜是使用了高低折射率的2种镀膜材料堆叠而成，而只用2种材料，高反的带宽几乎无法做到300NM（400~700），我们使用TIO2和MGF2两种材料得到如下曲线。下面的曲线，镀膜的设计波长是550NM。

我们把设计波长从550修改为450，得到以下曲线。


大家可以做一个简单的叠加，就会得到一个更宽范围的高反。依此类推，将设计波长从550修改为650，得到另外一个高反，曲线如下。

再叠加一次，将得到一个超宽的高反。当然，这个总膜系达到了惊人的60层。

明白了，多谢指点……高反镀膜真复杂

强贴，受益匪浅::0022::

好贴，收藏。
关于镀膜，有许多不明之处，全镀膜，镀多层膜，红膜，蓝膜，这些都是什么意思呢？

不错！::0022::

好文要勤着顶哈。

果然是好文！对初学者很有帮助！

学到了好多知识啊

原帖由 wenlianyi 于 2007-3-10 22:04 发表
好贴，收藏。
关于镀膜，有许多不明之处，全镀膜，镀多层膜，红膜，蓝膜，这些都是什么意思呢？

你说的这些比较贴近使用，我正在写。

太好了，还有宽带膜，期待ing ......
::0022:: ::0022::

另外楼主能不能写些关于各家镜头的镀膜的呢？比如zeiss的T*,pentax的smc::0022::

楼主是从学校学的,还是自己钻研的啊?这么专业!!!!强!!!!!佩服!!!!!

原帖由 网事如烟 于 2007-3-16 23:51 发表
楼主是从学校学的,还是自己钻研的啊?这么专业!!!!强!!!!!佩服!!!!!

专业不敢当，其实这些基本算是入门的，只是大家接触的少些，我因为工作的原因，了解的多点。而且对薄膜分析软件使用的熟练些。
可惜我不会操作镀膜机，不然就更好了。我很佩服那些能把设计实现的人。

原帖由 lensuntao 于 2007-3-17 05:49 发表
期待ing
快，赶快写

已经写好了，在这里。
http://www.astronomy.com.cn/bbs/thread-64277-1-2.html

有见一强贴啊