增透膜

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沒有鍍膜的眼鏡鏡片(上方)比鍍上增透模的眼鏡鏡片反射更多光波。特別注意到鍍膜的眼鏡鏡片的反射帶有些許顏色。

增透膜(英语:Anti-reflective coating,AR)是一种表面光学镀层,它通过减少的反射以增加透过率。在复杂的光学系统中,它可以通过减少系统中的散射光来提高对比度,例如望远镜,这对天文学十分重要。其他方面,增透膜能减少暗处双筒望远镜的闪光。

很多涂层都包括了折射率不同的透明薄膜结构。薄膜的厚度决定其作用的反射光波长。当光线在增透膜上产生二次反射时,会和原反射光发生干涉,从而减弱反射光。而根据能量守恒,光的能量不变。因此当反射光减少时,透射光便增多。这就是增透膜的原理。一般,选择增透膜时需确定波长,如红外线,可见光以及紫外线。

制造工艺[编辑]

涂层材料[编辑]

氟化钙 氟化镁 氧化钛 硫化铅 硒化铅

乙烯基倍半硅氧烷杂化膜 金刚石薄膜

技术[编辑]

真空镀膜 化学气相沉积 溶胶—凝胶法

应用[编辑]

(视力)校正镜片[编辑]

配镜师會在眼鏡上鍍上增透膜,以減少反射,讓配戴者配戴後可以看的較清楚,其產生的炫光也會比較少,這對於夜间開車及在電腦螢幕前工作的人而言格外重要。炫光較少讓配戴者比較不會疲倦。增透膜讓讓較多的光可以通過眼鏡,增加視覺對比英语contrast (vision)也提昇視力。

防反射的镜片和偏振片不同,偏振片會吸收太陽反射到物體表面(例如沙、水面及路面)的光。「防反射」一詞是指避免鏡片本身造成的光反射,不是避免由其他物體表面反射的太陽光。

許多增透膜還會有其他排斥脂肪的塗層,目的是為了方便清洗。防反射塗層特別適合用在高折射率的鏡片。高折射率玻璃的增透膜比較便宜,也比較簡單。

光刻[编辑]

在微电子技术的光刻工艺中, 增透膜可以减少光斑的畸变。不同的增透膜适用不同的 光致抗蚀剂, 另外,也可以减少驻波,薄膜干涉以及镜面反射[1][2]

类型[编辑]

折射率匹配[编辑]

最簡單的抗反射塗層形式是由瑞利男爵於 1886 年發現的。由於與環境發生化學反應,當時光學玻璃表面會隨著時間而生成髒污页面存档备份,存于互联网档案馆)。 Rayleigh 測試了一些舊的、稍微髒污的玻璃片,驚訝地發現它們比新的、乾淨的玻璃片穿透更多的光。取代了空氣-玻璃界面,髒污層形成了空氣-髒污層界面與髒污層-玻璃界面。由於髒污層的折射率介於玻璃和空氣之間,因此這兩個界面中的反射量每一個都比空氣-玻璃界面更少。事實上,這兩個反射的總和小於僅是由空氣-玻璃組成的界面反射,這可以從菲涅耳方程計算出來。

一種方法是使用漸變折射率 (graded-index, GRIN) 抗反射塗層,即折射率幾乎連續變化的塗層。有了這些,就可以在寬頻譜和不同入射角範圍內減少反射。

单层膜[编辑]

多层膜[编辑]

吸收[编辑]

蛾眼[编辑]

飛蛾的眼睛有一個異常的特性:它們的表面覆蓋著一層天然奈米結構薄膜页面存档备份,存于互联网档案馆),以消除反射。這使飛蛾不但能黑暗中能看得很清楚,並且也不會因為反射而暴露自己的位置給掠食者。該結構由六邊形凸點圖案組成,每個凸點約高 200 奈米,中心間隔為 300 奈米。這種抗反射塗層之所以有效,是因為凸點小於可見光波長,使得空氣-眼睛組織介質對可見光而言具有連續的折射率梯度页面存档备份,存于互联网档案馆),進而有效地去除了空氣-透鏡界面反射。人類利用了此效應製造抗反射膜;這是一種仿生學页面存档备份,存于互联网档案馆)的應用。例如,佳能公司利用蛾眼技術在其次波長結構塗層中顯著減少鏡頭光暈页面存档备份,存于互联网档案馆)。

這種結構也用於光學元件,例如,由氧化鎢和氧化鐵組成的蛾眼結構可用作光電極,用於分解水以產生氫氣。該結構由數百微米大小的氧化鎢球體組成,上面鍍著數納米的氧化鐵層。

理论[编辑]

反射[编辑]

雷利膜[编辑]

干扰层[编辑]

原理[编辑]

许多涂层由透明的薄膜结构组成,具有交替的折射率不同的交替层。 选择层厚度以在从界面反射的光束中产生相消干涉(destructive interference),并在相应的透射光束中产生相长干涉(constructive interference)。

历史[编辑]

参见[编辑]

参考[编辑]

  1. ^ Understanding bottom antireflective coatings页面存档备份,存于互联网档案馆
  2. ^ Yet, Siew Ing. Investigation of UFO defect on DUV CAR and BARC process 5375. SPIE: 940–948. 2004 [2012-06-25]. doi:10.1117/12.535034. (原始内容存档于2017-06-02). 

外部链接[编辑]