減反射膜（增透膜）工作原理

減反射膜又稱增透膜、AR膜、AR片、減反射膜、AR濾光片，它的主要功能是減少或清理透鏡、棱鏡、平面鏡等光學表面的反射光，從而增加這些元件的透光量，減少或清理系統的雜散光。較簡單的增透膜是單層膜，它是鍍在光學零件光學表面上的一層折射率較低的薄膜。如果膜層的光學厚度是某一波長的四分之一，相鄰兩束光的光程差恰好為π,即振動方向相反，疊加的結果使光學表面對該波長的反射光減少。適當選擇膜層折射率，這時光學表面的反射光可以完全清理。一般情況下，采用單層增透膜很難達到理想的增透效果,為了在單波長實現零反射,或在較寬的光譜區達到好的增透效果，往往采用雙層、三層甚至更多層數的減反射膜。減反射膜是應用較廣、產量非常大的一種光學薄膜，因此，它至今仍是光學薄膜技術中重要的研究課題，研究的要點是尋找新材料，設計新膜系,改進淀積工藝,使之用較少的層數，較簡單、較穩定的工藝，獲得盡可能高的成品率，達到較理想的效果。對激光薄膜來說，減反射膜是激光損傷的薄弱環節，如何提高它的破壞強度，也是人們較關心的問題之一。

定義及其設計：

二十世紀三十年代發現的增透膜促進了薄膜光學的早期發展．對于技術光學的推動來說，在所有的光學薄膜中，增透膜也起著較重要的作用．直至今天，就其生產的總量來說，它仍然超過所有其他的薄膜 因此，研究增透膜的設計和制備教術，對于生產實踐有著重要的意義．

我們都知道，當光線從折射率n0的介質射入折射率為n1的另一介質時，在兩介質的分界面上就會產生光的反射．如果介質沒有吸收，分界面是一光學表面，光線又是垂直入射，則反射率R為透射率為 透射率為：

例如，折射率為1。52的冕牌玻璃，每個表面的反射約為4．2％左右。折射率較高的火石玻璃，則表面反射更為顯著．這種表面反射造成了兩個嚴重的后果：光能量損失，使象的亮度降低；表面反射光經過多次反射或漫射，有一部分成為雜散光，較后也到達象平面，使象的襯度降低，從而影響系統的成象質量，特別是電視、電影攝影鏡頭等復雜系統，都包臺了很多個與空氣相鄰的表面，如不敷上增透膜將完全不能應用．

 

目前已有很多不同類型的增透膜可供利用．以滿足技術光學領域的較大部分需要．可是復雜的光學系統和激光光學，對減反射性能往往有特殊嚴格的要求．例如．大功率激光系統要求某些元件有較低的表面反射，以避免敏感元件受到不需要的反射的破壞．此外，寬帶增透膜提高了象質量、色平衡和作用距離，而使系統的全部性能增強．因此，生產實際的需要促使了減反射膜的不斷發展．

 

在比較復雜的光學系統中， 入射光的能量往往因多次反射而損失。例如，高等照相機的鏡頭有六、七個透鏡組成。反射損失的光能約占入射光能的一半，同時反射的雜散光還要影響成像的質量。為了減少入射光能在透鏡玻璃表面上反射時所引起的損失，常在鏡面上鍍一層厚度均勻的透明薄膜（常用氟化鎂MgF2，其折射率為1.38，介于玻璃與空氣之間），利用薄膜的干涉使反射光能減到較小，這樣的薄膜稱為增透膜。

 

現在我們來看一下簡單的單層增透膜。設膜的厚度為e，當光垂直入射時，薄膜兩表面反射光的光程差為 2ne，由于在膜的上、下表面反射時都有相位突變 ，結果沒有附加的相位差，兩反射光干涉相消時應滿足：

       單層增透膜

單層增透膜膜的較小厚度應為（相應于k=0 ）

由于反射光相消，因而透射光加強。

 

單層增透膜只能使某個特定波長λ的光盡量減少反射，對于相近波長的其他反射光也有不同程度的減弱，但不是減到較弱，對于一般的照相機和目視光學儀器，常選人眼較敏感的波長λ=550nm作為“控制波長”，在白光下觀看此薄膜的反射光，黃綠色光較弱，紅光藍光相對強一些，因此鏡面呈籃紫色。

 

有些光學器件需要減少其透射率，以增加反射光的強度。如氦氖激光器中的諧振腔反射鏡，要求對波長λ=632.8nm 的單色光的反射率達99%以上。如果把低折射率的膜改成同樣厚度的高折射率的膜，則薄膜上下表面的兩反射光使干涉加強，這就使反射光增強了，而透射光就減弱，這樣的薄膜就是增反膜或高反射膜。一般的單層增反膜可使反射率提高到30%以上，而多層增反膜可以提高的更多。由于這種介質膜對光的吸收很少，所以比鍍銀、鍍鋁的反射鏡效果更佳。