旋涂法制备PMMA纳米孔隙减反射膜的研究
减反射膜原理
减反射膜原理 减反射膜又称增透膜、AR膜、AR片、减反射膜、AR滤光片，它的主要功能是减少或消除透镜、棱镜、平面镜等光学表面的反射光，从而增加这些元件的透光量，减少或消除系统的杂散光。最简单的增透膜是单层膜，它是镀在光学零件光学表面上的一层折射率较低的薄膜。如果膜层的光学厚度是某一波长的四分之一，相邻两束光的光程差恰好为π,即振动方向相反，叠加的结果使光学表面对该波长的反射光减少。适当选择膜层折射率，这时光学表面的反射光可以完全消除。一般情况下，采用单层增透膜很难达到理想的增透效果,为了在单波长实现零反射,或在较宽的光谱区达到好的增透效果，往往采用双层、三层甚至更多层数的减反射膜。减反射膜是应用最广、产量最大的一种光学薄膜，因此，它至今仍是光学薄膜技术中重要的研究课题，研究的重点是寻找新材料，设计新膜系,改进淀积工艺,使之用最少的层数，最简单、最稳定的工艺，获得尽可能高的成品率，达到最理想的效果。对激光薄膜来说，减反射膜是激光损伤的薄弱环节，如何提高它的破坏强度，也是人们最关心的问题之一。 光具有波粒二相性，即从微观上既可以把它理解成一种波、又可以把他理解成一束高速运动的粒子(注意，这里可千万别把它理解成一种简单的波和一种简单的粒子。它们都是微观上来讲的。红光波的波长=0.750微米紫光波长=0.400微米。而一个光子的质量是 6.63E-34 千克. 如此看来他们都远远不是我们所想想的那种宏观波和粒子.) 增透膜的原理是把光当成一种波来考虑的，因为光波和机械波一样也具有干涉的性质。 在镜头前面涂上一层增透膜(一般是"氟化钙",微溶于水),如果膜的厚度等于红光(注意：这里说的是红光)在增透膜中波长的四分之一时,那么在这层膜的两侧反射回去的红光就会 发生干涉,从而相互抵消,你在镜头前将看不到一点反光,因为这束红光已经全部穿过镜头了. 为什么我从来没有看到没有反光的镜头? 原因很简单,因为可见光有“红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫”七种颜色，而膜的厚度是唯一的，所以只能照顾到一种颜色的光让它完全进入镜头，一般情况下都是让绿光全部进入的，这种情况下，你在可见光中看到的镜头反光其颜色就是蓝紫色，因为这反射光中已经没有了绿光。膜的厚度也可以根据镜头的色彩特性来决定。 定义及其设计： 二十世纪三十年代发现的增透膜促进了薄膜光学的早期发展.对于技术光学的推动来说，在所有的光学薄膜中，增透膜也起着最重要的作用.直至今天，就其生产的总量来说，它仍然超过所有其他的薄膜因此，研究增透膜的设计和制备教术，对于生产实践有着重要的意义. 我们都知道，当光线从折射率n0的介质射入折射率为n1的另一介质时，在两介质的分界面上就会产生光的反射.如果介质没有吸收，分界面是一光学表面，光线又是垂直入射，则反射率R为透射率为 透射率为：
关于太阳能电池减反射膜的研究报告
关于太阳能电池减反射膜的研究报告 作者：杨嘉贺 （江西南昌理工学院南昌 330044） 【摘要】 在太阳电池表面形成一层减反射薄膜是提高太阳电池的光电转换效率比较可行且降低成本的方法。应用PECVD(等离子体增强化学气相沉积)系统，采用SiH4和NH3气源以制备氮化硅薄膜。研究探索了PECVD生长氮化硅薄膜的基本物化性质以及在沉积过程中反应压强、反应温度、硅烷氨气流量比和微波功率对薄膜性质的影响。通过大量实验，分析了氮化硅薄膜的相对最佳沉积参数，并得出制作战反射膜的优化工艺。 【关键词】太阳电池；PECVD减反射；氮化硅薄膜 一、引言 太阳能光伏技术是将太阳能转化为电力的技术，其核心是半导体物质的光电效应。最常用的半导体材料是硅。光伏电池由P型和N型半导体构成，一个为正极，一个为负极。阳光照射在半导体上时，两极交界处产生电流，阳光强度越大，电流就越强。太阳能光伏系统不仅只在强烈阳光下运作，在阴天也能发电。晶体硅是当前太阳能光伏电池的主流。目前晶体硅电池光电转换效率可以达到20％，并已实现大规模生产。除效率外，光伏电池的厚度也很重要。薄的硅片(wafer)意味着较少的硅材料消耗，从而可降低成本。在查阅了大量国内外相关文献，并结合我国对晶体硅太阳电池技术开发的迫切需要，在制备太阳电池减反射膜(氮化硅薄膜)的工艺中，对气体流量比、微波功率、沉积压强和温度对减反射膜性质的影响进行了研究，通过大量有效的工作及一系列工艺数据，得出了制作减反射膜，分析了氮化硅薄膜的相对最佳沉积参数和优化工艺。 二、减反射膜（增透膜）工作原理 2.1基本概念： 在了解减反射薄膜原理之前，要先了解几个简单的概念：第一，光在两种媒质界面上的振幅反射系数为(1-ρ)／(1+ρ)，其中ρ为界面处两折射率之比。第二，若反射光存在于折射率比相邻媒质更低的媒质内，则相移为180°；若该媒质的折射率高于相邻媒质的折射率，则相移为零。第三，光因受薄膜上下两个表面的反射而分成2个分量，这2个分量将按如下方式重新合并，即当它们的相对相移为180°时，合振幅便是2个分量振幅之差；称为两光束发生相消干涉。
减反射技术和减反射原理
减反射原理和减反射技术 3.1 硅材料的光学特性 晶体硅材料的光学特性，是决定晶体硅太阳电池极限效率的关键因素，也是太阳电池制造工艺设计的依据。 3.1.1 光在硅片上的反射、折射和透射 照射到硅片表面的光遵守光的反射、折射定律。如图3.1所示，表面平整的硅片放置在空气中， 有一束强度为0I 的光照射前表面时，将在入射点O 发生反射和折射。以0 I '表示反射光强度，1I 表示折射光强度。这时入射角φ等于反射角r ，并且 n n v c v c v v ''''sin sin ===φφ （3-1） 图3-2 光在半导体薄片上的反射、折射和透射 图3-3 计算表面反射的二维模型 Fig 3-2 Light reflection, infraction and Fig 3-3 2D model for surface reflection transition on semiconductor sheet. calculate. 式中φ'为入射光进入硅中的折射角，v 、'v 分别为空气及硅中的光速，n 、' n 分别为空气及硅的折射率，c 为真空中的光速。任何媒质的折射率都等于真空中的光速与该媒质中的光速之比。 1I 在硅片内的另一个表面以角度φ''发生入射及反射，反射光强度以1I '表示，强度为2I 的光在o '点沿与法线N N '成φ角度的方向透射出后表面。 定义反射光强度0 I '与入射光强度0I 之比为反射率，以R 表示；透射光强度2I 与入射光强度0I 之比为透射率，以T 表示。当介质材料对光没有吸收时，1=+R T 。半导体材料对光有吸收作用，因此，还要考虑材料对光的吸收率。 光垂直入射到硅片表面时，反射率可以表示为：
增透膜的原理及应用
增透膜的原理及应用 陕西省安塞县安塞高级中学物理教研组贺军 摘要：在光学元件中，由于元件表面的反射作用而使光能损失，为了减少元件表面的反射损失，常在光学元件表面镀层透明介质薄膜,这种薄膜就叫增透膜。本文分别从能量守恒的角度对增透膜增加透射的原理给予定性分析；根据菲涅尔公式和折射定律对增透膜增加透射的原理给予定量解释；利用电动力学的电磁理论对增透膜增加透射的原理给予理论解释。同时对增透膜的研究和应用现状作一介绍。 关键词：增透膜；干涉；增透膜材料；镀膜技术 1前言 在日常生活中，人们对光学增透膜的理解，存在着一些模糊的观念。这些模糊的观念不仅在高中生中有，而且在大学生中也是存在的。例如，有不少人认为入射光从增透膜的上、下表面反射后形成两列反射光，因为光是以波的形式传播的，这两列反射光干涉相消，使整个反射光减弱或消失，从而使透射光增强，透射率增大。然而他们无法理解：反射回来的两列光不管是干涉相消还是干涉相长，反射光肯定是没有透射过去，因增加了一个反射面，反射回来的光应该是多了，透射过去的光应该是少了，这样的话，应当说增透膜不仅不能增透，而且要进一步减弱光的透射，怎么是增强透射呢？也有人对增透膜的属性和技术含量不甚了解，对它进行清洁时造成许多不必要的损坏。随着人类科学技术的飞速发展，增透膜的应用越来越广泛。因此，本文利用光学及其他物理学知识对增透膜原理给以全面深入的解释，同时对增透膜的研究和应用现状作一介绍。让人们对增透膜有一个全面深入的了解，进而排除在应用时的无知感和迷惑感。 2增透原理 2．1 定性分析 光学仪器中，光学元件表面的反射，不仅影响光学元件的通光能量；而且这些反射光还会在仪器中形成杂散光，影响光学仪器的成像质量。为了解决这些问题，通常在光学元件的表面镀上一定厚度的单层或多层膜，目的是为了减小元件表面的反射光，这样的膜叫光学增透膜（或减反膜）。 这里我们首先从能量守恒的角度对光学增透膜的增透原理给予分析。一般情况下，当光入射在给定的材料的光学元件的表面时，所产生的反射光与透射光能量确定，在不考虑吸收、散射等其他因素时，反射光与透射光的总能量等于入射光的能量。即满足能量守恒定律。当光学元件表面镀膜后，在不考虑膜的吸收及散射等其他因素时，反射光和透射光与入射光仍满足能量守恒定律。而所镀膜的作用是使反射光与透射光的能量重新分配。对增透膜而言，分配的结果使反射光的能量减小，透射光的能量增大。由此可见，增透膜的作用使得光学元件表面反射光与透射光的能量重新分配，分配的结果是透射光能量增大，反射光能量减小。光就有这样的特性：通过改变反射区的光强可以改变透射区的光强。 2．2 定量描述光从一种介质反射到另一种介质时，在两种介质的交界面上将发生反射和折射，把 反射光强度与入射光强度的比值叫做反射率。用表示，，和分别表示反射光和入射光的振幅。 设入射的光强度为1，则反射光的强度为，在不考虑吸收及散射情况下，折射光的强度为（1-ρ）。根据菲涅尔公式和折射定律可知：当入射角很小时，光从折射率n1的介质射向折射率n2介质，反射率 （1） 例如光线由很小的入射角从空气射入折射率为 1.8的介质时，则反射率为
防反射膜技术进展研究
摘要：防反射膜是目前平板显示器以及新技术领域重要的产品。结合目前防反射薄膜的相关专利报道，本文综述了防反射薄膜中的低折射层、高折射层、其他性能改进等技术研究的新进展，并展望了防反射薄膜未来研究方向。 关键词：防反射膜，高折射层，低折射层，专利 1 前言 在pdp、crt、lcd等显示器中，从外部向画面照射光线，会发生该光产生反射而无法看见显示图像的情况，尤其是近年来，伴随着显示器的大型化，解决上述问题变成越来越重要的课题，为了解决这个问题，对各种显示器进行各种防反射处理和防眩处理，作为其中一种方法，在各种显示器上使用防反射薄膜。 防反射薄膜是通过在透明支持体上形成具有适宜厚度和比透明支持体的折射率低的膜制品。为了提高防反射性，由多层薄膜形成的防反射层通常具有由高折射率和低折射率层组成的层状结构。防反射膜的生产可以采用物理气相学沉积（ pvd）、化学气相沉积（ cvd）和化学液相沉积（ cld） 3 种技术来制备光学薄膜，上述方法制作防反射膜要求条件复杂，成本高。为避免cvd苛刻的加工条件及制造成本高的问题，当前湿法涂布技术（即涂布法制备防反射薄膜）取代干法工艺是制造防反射膜的发展趋势。然而，采用湿式处理法制备的防反射薄膜与采用干式处理法制备的防反射膜相比，产生表面硬度、耐擦伤性差、光学性能差、耐溶剂性差的技术问题。因此，对涂层材料的折射率研究是推广湿法工艺研究的关键技术，不同折射率涂层的实现，除聚合体系与固化膜层的光学性能相关外，需要加入不同的材料来改善膜的光学参数及机械性能。 2 低折射率层材料研究进展 2.1氟聚合物 为了获得低的反射，优选将折射率尽可能低的材料用于低折射层。由于防反射膜薄膜设置于显示器的最外面，因此，该薄膜需要高的耐擦伤性。为了获得耐擦性高且厚度约100nm 的薄膜，薄膜本身的强度和其与下面层的牢固粘合是必需的。 低折射率的涂层可通过加入低折射率的氟化物或含氟丙烯酸酯聚合物或预聚物来调整涂层涂料的折射率，例如氟化镁、含氟（甲基）丙烯酸酯的共聚物、偏二氟乙烯与四氟乙烯的共聚物及含氟单官能（甲基）丙烯酸酯或含氟二官能（甲基）丙烯酸酯与其他多官能（甲基）丙烯酸酯的共聚物。一般情况下，涂层的折射率与涂层材料分子结构中的氟的百分含量有关，即增加氟的含量会降低涂层的折射率，这些聚合物通过调节分子结构中氟原子取代基的含量及共聚物的结构单元，可在一定范围内调节聚合物的低折射率和其他物理性能，这类含氟聚合物的折射率一般为1.3～1.5，目前已有多种含氟聚合物用于生产。 日本油脂株式会社[1]提供了一种减反射膜，它包括透明基板和一个低折射率材料层，其中低折射率材料层包括如下式（1）所示的含氟多官能（甲基）丙烯酸酯，式中r1、r2、r3和r4是相同或不同的基团，表示氢原子、丙烯酰基或甲基丙烯酰基，且r1与r2中的至少一个以及r3与r4中的至少一个表示丙烯酰基或甲基丙烯酰基；r表示有2个以上氟原子、2～12个碳原子的氟亚烷基，减反射膜由于具有上述低折射率材料层，兼备低折射率、高表面硬度和高粘合力，可应用于各种用途。 美国3m公司[2]使用由官能性含氟聚合物和丙烯酸酯的反应产物形成的低折射层，形成共交联的互穿聚合物网络。反应机理是丙烯酸酯相的多官能成分与含氟聚合物相共价交联。另外，交联使得含氟聚合物相和丙烯酸酯相显著地缠结，由此形成互穿聚合物网络或ipn，可显著改变膜的光反射/吸收特性以及耐久性能。 日本化药株式会社[3]提供了一种防反射膜，其具备基板膜、硬涂层和低折射率层的防反射膜，在基板膜上依次层积有硬涂层和低折射率层，该低折射率层具有比该硬涂层低的折射
氮化硅
氮化硅 氮化硅，分子式为Si3N4,是一种重要的结构陶瓷材料。它是一种超硬物质，本身具有润滑性，并且耐磨损；除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应(反应方程式：Si3N4+4HF+9H2O=====3H2SiO3(沉淀)+4NH4F），抗腐蚀能力强，高温时抗氧化。而且它还能抵抗冷热冲击，在空气中加热到1 000 ℃以上，急剧冷却再急剧加热，也不会碎裂。正是由于氮化硅陶瓷具有如此优异的特性，人们常常利用它来制造轴承、气轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件。如果用耐高温而且不易传热的氮化硅陶瓷来制造发动机部件的受热面，不仅可以提高柴油机质量，节省燃料，而且能够提高热效率。我国及美国、日本等国家都已研制出了这种柴油机。 【氮化硅的应用】 氮化硅用做高级耐火材料，如与sic结合作SI3N4-SIC耐火材料用于高炉炉身等部位； 如与BN结合作SI3N4-BN材料，用于水平连铸分离环。SI3N4-BN系水平连铸分离环是一种细结构陶瓷材料，结构均匀，具有高的机械强度。耐热冲击性好，又不会被钢液湿润，符合连珠的工艺要求。见下表 性能AL2O 3 ZrO 2 熔融石英 （SiO2） ZrO2 -MO金 属陶瓷 反应结合 Si3N4 热压 Si3N4 热压 BN 反应结合 SiN4-BN 抗热震性差差好好中好好好 抗热应力差差好好中好好好 尺寸加工精度与易 加工性能 差差好差好差好好 耐磨性好好中好好好好好 耐侵蚀性好好差好好好好 相对分子质量140.28。灰色、白色或灰白色。六方晶系。晶体呈六面体。密度3.44。 硬度9~9.5，努氏硬度约为2200，显微硬度为32630MPa。熔点1900℃（加压下）。通常在常压下1900℃分解。比热容为0.71J/(g·K)。生成热为-751.57kJ/mol。热导率为 16.7W/(m·K)。线膨胀系数为2.75×10-6/℃(20~1000℃)。不溶于水。溶于氢氟酸。在空 气中开始氧化的温度1300~1400℃。比体积电阻，20℃时为1.4×105 ·m,500℃时为4×108 ·m。弹性模量为28420~46060MPa。耐压强度为490MPa（反应烧结的）。1285摄式度时与二氮化二钙反应生成二氮硅化钙，600度时使过渡金属还原，放出氮氧化物。 抗弯强度为147MPa。可由硅粉在氮气中加热或卤化硅与氨反应而制得。可用作高温陶瓷原料。 氮化硅陶瓷材料具有热稳定性高、抗氧化能力强以及产品尺寸精确度高等优良性
减反射膜
减反射膜（增透膜）工作原理 光具有波粒二相性，即从微观上既可以把它理解成一种波、又可以把他理解成一束高速运动的粒子（注意，这里可千万别把它理解成一种简单的波和一种简单的粒子。它们都是微观上来讲的。红光波的波长=0.750微米紫光波长=0.400微米。而一个光子的质量是 6.63E-34 千克. 如此看来他们都远远不是我们所想想的那种宏观波和粒子.) 增透膜的原理是把光当成一种波来考虑的，因为光波和机械波一样也具有干涉的性质。 在镜头前面涂上一层增透膜(一般是"氟化钙",微溶于水),如果膜的厚度等于红光（注意：这里说的是红光）在增透膜中波长的四分之一时,那么在这层膜的两侧反射回去的红光就会发生干涉,从而相互抵消,你在镜头前将看不到一点反光,因为这束红光已经全部穿过镜头了. 为什么我从来没有看到没有反光的镜头? 原因很简单,因为可见光有“红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫”七种颜色，而膜的厚度是唯一的，所以只能照顾到一种颜色的光让它完全进入镜头，一般情况下都是让绿光全部进入的，这种情况下，你在可见光中看到的镜头反光其颜色就是蓝紫色，因为这反射光中已经没有了绿光。膜的厚度也可以根据镜头的色彩特性来决定。 定义及其设计： 二十世纪三十年代发现的增透膜促进了薄膜光学的早期发展．对于技术光学的推动来说，在所有的光学薄膜中，增透膜也起着最重要的作用．直至今天，就其生产的总量来说，它仍然超过所有其他的薄膜因此，研究增透膜的设计和制备教术，对于生产实践有着重要的意义． 我们都知道，当光线从折射率n0的介质射入折射率为n1的另一介质时，在两介质的分界面上就会产生光的反射．如果介质没有吸收，分界面是一光学表面，光线又是垂直入射，则反射率R为透射率为 投射率为： 例如，折射率为1。52的冕牌玻璃，每个表面的反射约为4．2％左右。折射率较高的火石玻璃，则表面反射更为显著．这种表面反射造成了两个严重的后果：光能量损失，使象的亮度降低；表面反射光经过多次反射或漫射，有一部分成为杂散光，最后也到达象平面，使象的衬度降低，从而影响系统的成象质量，特别是电视、电影摄影镜头等复杂系统，都包台了很多个与空气相邻的表面，如不敷上增透膜将完全不能应用． 目前已有很多不同类型的增透膜可供利用．以满足技术光学领域的极大部分需要．可是复杂的光学系统和激光光学，对减反射性能往往有特殊严格的要求．例如．大功率激光系统要求某些元件有极低的表面反射，以避免敏感元件受到不需要的反射的破坏．此外，宽带增透膜提高了象质量、色平衡和作用距离，而使系统的全部性能增强．因此，生产实际的需要促使了减反射膜的不断发展． 在比较复杂的光学系统中，入射光的能量往往因多次反射而损失。例如，高级照相机的镜头有六、七个透镜组成。反射损失的光能约占入射光能的一半，同时反射的杂散光还要影响成像的质量。为了减少入射光能在透镜玻璃表面上反射时所引起的损失，常在镜面上镀一层厚度均匀的透明薄膜（常用氟化镁MgF2，其折射率为1.38，介于玻璃与空气之间），利用薄膜的干涉使反射光能减到最小，这样的薄膜称为增透膜。 现在我们来看一下简单的单层增透膜。设膜的厚度为e，当光垂直入射时，薄膜两表面反射光的光程差为2ne，由于在膜的上、下表面反射时都有相位突变，结果没有附加的相位差，两反射光干涉相消时应满足：
晶体硅太阳能电池表面PECVD淀积SiN减反射膜工艺研究讲解
毕业论文 题目晶体硅太阳能电池表面PECVD淀积SiN 减反射膜工艺研究 目录
摘要 (1) 绪论 (3) 第一章 PECVD淀积氮化硅薄膜的基本原理 (6) 1.1化学气相淀积技术 (6) 1.2 PECVD原理和结构 (6) 1.3 PECVD薄膜淀积的微观过程 (8) 1.4 PECVD淀积氮化硅的性质 (9) 1.5表面钝化与体钝化 (9) 第二章实验 (11) 2.1 PECVD设备简介 (11) 2.2 PECVD设备操作流程 (13) 2.3 SiN 减反射膜PECVD淀积工艺流程 (13) 2.4最佳薄膜厚度和折射率的理论计算 (13) 2.5 理论实验总结 (15) 结束语 (16) 参考文献 (17)
晶体硅太阳能电池表面PECVD淀积SiN减反射膜工艺研究 摘要 等离子增强化学气相淀积氮化硅减反射薄膜已经普遍应用于光伏工业中，其目的是在晶体硅太阳能电池表面形成减反射薄膜，同时达到了良好的钝化作用。氮化硅膜的厚度和折射率对电池性能都有重要的影响。探索最佳的工艺条件来制备最佳的薄膜具有重要意义。本课题是利用Roth&Rau的SiNA设备进行淀积氮化硅薄膜的实验，介绍了几种工艺参数对薄膜生长的影响，获得了生长氮化硅薄膜的最佳工艺条件，制作出了高质量的氮化硅薄膜。实验中使用了椭偏仪对样品进行膜厚以及折射率的测量。 关键词：等离子增强化学气相淀积，氮化硅薄膜，太阳能电池，光伏效应，钝化
ABSTRACT SiN Film plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) is widely used in P-V industry as an antireflection thinfilm on the surface of crystal silicon solar cell. In addition this process takes advantage of an exellent passivation effect. Both the thickness and refractive index of the SiN film make important influences to the performance of solar cells. So it is very important to find the best process parameters to deposit the best film. In this paper, the experiment of SiN film deposition was completed with the equipment named SiNA produced by Roth&Rau. The influence of the parameters to the gowth of the film was introduced based on the experiment, and the best parameters to produce the top-quality SiN film were obtainted. The Spectroscopic ellipsometry was used to test the thickness and refractive index of the samples during the experiment. Key words:PECVD, SiN film, solar cell, photovoltaic effect, passivation
增透膜的原理及应用
增透膜的原理及应用 摘要：在光学元件中，由于元件表面的反射作用而使光能损失，为了减少元件表面的反射损失，常在光学元件表面镀层透明介质薄膜,这种薄膜就叫增透膜。本文分别从能量守恒的角度对增透膜增加透射的原理给予定性分析；根据菲涅尔公式和折射定律对增透膜增加透射的原理给予定量解释；利用电动力学的电磁理论对增透膜增加透射的原理给予理论解释。同时对增透膜的研究和应用现状作一介绍。 关键词：增透膜；干涉；增透膜材料；镀膜技术 1前言 在日常生活中，人们对光学增透膜的理解，存在着一些模糊的观念。这些模糊的观念不仅在高中生中有，而且在大学生中也是存在的。例如，有不少人认为入射光从增透膜的上、下表面反射后形成两列反射光，因为光是以波的形式传播的，这两列反射光干涉相消，使整个反射光减弱或消失，从而使透射光增强，透射率增大。然而他们无法理解：反射回来的两列光不管是干涉相消还是干涉相长，反射光肯定是没有透射过去，因增加了一个反射面，反射回来的光应该是多了，透射过去的光应该是少了，这样的话，应当说增透膜不仅不能增透，而且要进一步减弱光的透射，怎么是增强透射呢？也有人对增透膜的属性和技术含量不甚了解，对它进行清洁时造成许多不必要的损坏。随着人类科学技术的飞速发展，增透膜的应用越来越广泛。因此，本文利用光学及其他物理学知识对增透膜原理给以全面深入的解释，同时对增透膜的研究和应用现状作一介绍。让人们对增透膜有一个全面深入的了解，进而排除在应用时的无知感和迷惑感。 2增透原理 2．1 定性分析 光学仪器中，光学元件表面的反射，不仅影响光学元件的通光能量；而且这些反射光还会在仪器中形成杂散光，影响光学仪器的成像质量。为了解决这些问题，通常在光学元件的表面镀上一定厚度的单层或多层膜，目的是为了减小元件表面的反射光，这样的膜叫光学增透膜（或减反膜）。 这里我们首先从能量守恒的角度对光学增透膜的增透原理给予分析。一般情况下，当光入射在给定的材料的光学元件的表面时，所产生的反射光与透射光能量确定，在不考虑吸收、散射等其他因素时，反射光与透射光的总能量等于入射光的能量。即满足能量守恒定律。当光学元件表面镀膜后，在不考虑膜的吸收及散射等其他因素时，反射光和透射光与入射光仍满足能量守恒定律。而所镀膜的作用是使反射光与透射光的能量重新分配。对增透膜而言，分配的结果使反射光的能量减小，透射光的能量增大。由此可见，增透膜的作用使得光学元件表面反射光与透射光的能量重新分配，分配的结果是透射光能量增大，反射光能量减小。光就有这样的特性：通过改变反射区的光强可以改变透射区的光强。 2．2 定量描述
光学薄膜的研究进展和应用
光学薄膜的研究进展和应用 【摘要】本文介绍了光学薄膜的工作原理，并对光学薄膜的传统光学领域的应用做了简要的概述。又简要说明现代光学薄膜典型应用，对光学薄膜的制备加以介绍，最后介绍了光学薄膜的发展前景。 【关键词】光学薄膜；薄膜应用；薄膜制造； 1.光学薄膜原理简述 所谓光学薄膜是指其厚度能够光的波长相比拟，其次要能对透过其上的光产生作用。具体在于其上下表面对光的反射与透射的作用。光学薄膜的定义是：涉及光在传播路径过程中，附著在光学器件表面的厚度薄而均匀的介质膜层，通过分层介质膜层时的反射、透（折）射和偏振等特性，以达到我们想要的在某一或是多个波段范围内的光的全部透过或光的全部反射或是光的偏振分离等各特殊 形态的光。 光学薄膜的特点是：表面光滑，膜层之间的界面呈几何分割；膜层的折射率在界面上可以发生跃变，但在膜层内是连续的；可以是透明介质，也可以是吸收介质；可以是法向均匀的，也可以是法向不均匀的。实际应用的薄膜要比理想薄膜复杂得多。这是因为：制备时，薄膜的光学性质和物理性质偏离大块材料，其表面和界面是粗糙的，从而导致光束的漫散射；膜层之间的相互渗透形成扩散界面；由于膜层的生长、结构、应力等原因，形成了薄膜的各向异性；膜层具有复杂的时间效应。不同物质对光有不同的反射、吸收、透射性能，光学薄膜就是利用材料对光的这种性能，并根据实际需要制造的。 2.光学薄膜的传统应用 光学薄膜按应用分为反射膜、增透膜、滤光膜、光学保护膜、偏振膜、分光膜和位相膜。减反射膜，是应用最广泛的光学薄膜，它可以减少光学表面的反射率而提高其透射率。对于单一波长，理论上的反射率可以降到零，透射率为100%；对于可见光谱段，反射率可以降低到0.5%，甚至更低，以保证一个由多个镜片组成的复杂系统有足够的透射率和极低的杂散光。现代光学装置没有一个是不经过减反射处理的。由于其具有极低的反射率和鲜艳的表面颜色，现代人们日常生活中的眼镜普遍都镀有减反射膜。 高反射膜，能将绝大多数入射光能量反射回去。当选用介质膜堆时，由于薄膜的损耗极低，随着膜层数的不断增加，其反射率可以不断地增加（趋近于100%）。这种高反射膜在激光器的制造和激光应用中都是必不可少的。 能量分光膜，可将入射光能量的一部分透射，另一部分反射分成两束光，最
目前晶体硅光伏电池使用的减反射膜材料
目前晶体硅光伏电池使用的减反射膜材料是氮化硅，采用等离子增强化学气相淀积技术，使氨气和硅烷离子化，沉积在硅片的表面，具有较高的折射率，能起到较好的减反射效果； 早期的光伏电池采用二氧化硅和二氧化钛膜作为减反射层。 减反射膜又称增透膜，它的主要功能是减少或消除透镜、棱镜、平面镜等光学表面的反射光，从而增加这些元件的透光量，减少或消除系统的杂散光。最简单的增透膜是单层膜，它是镀在光学零件光学表面上的一层折射率较低的薄膜。如果膜层的光学厚度是某一波长的四分之一，相邻两束光的光程差恰好为π,即振动方向相反，叠加的结果使光学表面对该波长的反射光减少。适当选择膜层折射率，这时光学表面的反射光可以完全消除。 一般情况下，采用单层增透膜很难达到理想的增透效果,为了在单波长实现零反射,或在较宽的光谱区达到好的增透效果，往往采用双层、三层甚至更多层数的减反射膜。 减反射膜是应用最广、产量最大的一种光学薄膜，因此，它至今仍是光学薄膜技术中重要的研究课题，研究的重点是寻找新材料，设计新膜系,改进淀积工艺,使之用最少的层数，最简单、最稳定的工艺，获得尽可能高的成品率，达到最理想的效果。对激光薄膜来说，减反射膜是激光损伤的薄弱环节，如何提高它的破坏强度，也是人们最关心的问题之一。 减反射膜又称增透膜，它的主要功能是减少或消除透镜、棱镜、平面镜等光学表面的反射光，从而增加这些元件的透光量，减少或消除系统的杂散光。最简单的增透膜是单层膜，它是镀在光学零件光学表面上的一层折射率较低的薄膜。如果膜层的光学厚度是某一波长的四分之一，相邻两束光的光程差恰好为π,即振动方向相反，叠加的结果使光学表面对该波长的反射光减少。适当选择膜层折射率，这时光学表面的反射光可以完全消除。一般情况下，采用单层增透膜很难达到理想的增透效果,为了在单波长实现零反射,或在较宽的光谱区达到好的增透效果，往往采用双层、三层甚至更多层数的减反射膜。减反射膜是应用最广、产量最大的一种光学薄膜，因此，它至今仍是光学薄膜技术中重要的研究课题，研究的重点是寻找新材料，设计新膜系,改进淀积工艺,使之用最少的层数，最简单、最稳定的工艺，获得尽可能高的成品率，达到最理想的效果。对激光薄膜来说，减反射膜是激光损伤的薄弱环节，如何提高它的破坏强度，也是人们最关心的问题之一。 减反射膜及镀膜技术简介 时间：2010-08-25 23:13:34 来源：作者： 一、镀减反射膜有什么好处 1.镜面反射 光线通过镜片的前后表面时，不但会产生折射，还会产生反射。这种在镜片前表面产生的反射光会使别人看戴镜者眼睛时，看到的却是镜片表面一片白光。拍照时，这种反光还会严重影响戴镜者的美观。 2."鬼影" 眼镜光学理论认为眼镜片屈光力会使所视物体在戴镜者的远点形成一个清晰的像，也可以解释为所视物的光线通过镜片发生偏折并聚集于视网膜上，形成像点。但是由于屈光镜片的前后表面的曲率不同，并且存在一定量的反射光，它们之间会产生内反射光。内反射光会在远点球面附近产生虚像，也就是在视网膜的像点附近产生虚像点。这些虚像点会影响视物
最新光学减反射膜设计实验
光学减反射膜设计实 验
光学减反射膜设计实验 一、实验目的： 1、学习并初步掌握Macleod光学薄膜设计、分析软件的功能与使用方 法； 2、用常用材料设计远红外减反射膜 二、实验原理：光学镀膜原理与意义 三、实验内容： 1、练习内容：在玻璃介质的两面镀单层膜（可更换不同膜），观察其在可见光范围内的反射、透射曲线（曲线仅供观察，不保存）; 2、主要实验内容： （1）选择材料，了解相应的光学常数（折射率等）； （2）按一定顺序和一定要求在介质上镀两层膜，观察在远红外范围内的透射曲线，保存曲线； （3）对该膜层进行优化处理，得出经优化后的透射曲线与相应膜系，保存设计结果（曲线图形与膜系数据）； （4）再用上述设计好的膜系创建一个膜堆。在基底两边都镀上前面设计的膜系，进行优化，得出经优化后的透射曲线，保存结果。 （5）所有设计数据与曲线均以屏幕截图形式保存。图形也可用origin生成（6）可根据个人的情况选作其他的内容 四、实验报告要求：实验报告除按正常格式要求的内容外，还应有以下内容：需对各个图、表的设计过程与软件的具体操作进行简要的说明；对上述多膜层与膜堆的设计结果进行比较与分析。以及实验心得与体会等 打印出设计的远红外减反射膜的透射曲线与相应膜系、膜堆的透射曲线、
1.打开Macleod软件，点击file—new—design，再点击edit—insert layers，或者delete layers，调整到介质有两个，如下图所示： 2.点击paramaeter—performance，做出修改，如下图所示：
3.点击parameters—refinement—targets—edit—generate，进行数据修改，再点击new，如下图所示：
滤波片的增透膜作用及原理分析
在日常生活中，人们对光学增透膜的理解，存在着一些模糊的观念。这些模糊的观念不仅在高中生中有，而且在大学生中也是存在的。例如，有不少人认为入射光从增透膜的上、下表面反射后形成两列反射光，因为光是以波的形式传播的，这两列反射光干涉相消，使整个反射光减弱或消失，从而使透射光增强，透射率增大。然而他们无法理解：反射回来的两列光不管是干涉相消还是干涉相长，反射光肯定是没有透射过去，因增加了一个反射面，反射回来的光应该是多了，透射过去的光应该是少了，这样的话，应当说增透膜不仅不能增透，而且要进一步减弱光的透射，怎么是增强透射呢？也有人对增透膜的属性和技术含量不甚了解，对它进行清洁时造成许多不必要的损坏。随着人类科学技术的飞速发展，增透膜的应用越来越广泛。因此，本文利用光学及其他物理学知识对增透膜原理给以全面深入的解释，同时对增透膜的研究和应用现状作一介绍。让人们对增透膜有一个全面深入的了解，进而排除在应用时的无知感和迷惑感。 2增透原理 2．1 定性分析 光学仪器中，光学元件表面的反射，不仅影响光学元件的通光能量；而且这些反射光还会在仪器中形成杂散光，影响光学仪器的成像质量。为了解决这些问题，通常在光学元件的表面镀上一定厚度的单层或多层膜，目的是为了减小元件表面的反射光，这样的膜叫光学增透膜（或减反膜）。 这里我们首先从能量守恒的角度对光学增透膜的增透原理给予分析。一般情况下，当光入射在给定的材料的光学元件的表面时，所产生的反射光与透射光能量确定，在不考虑吸收、散射等其他因素时，反射光与透射光的总能量等于入射光的能量。即满足能量守恒定律。当光学元件表面镀膜后，在不考虑膜的吸收及散射等其他因素时，反射光和透射光与入射光仍满足能量守恒定律。而所镀膜的作用是使反射光与透射光的能量重新分配。对增透膜而言，分配的结果使反射光的能量减小，透射光的能量增大。由此可见，增透膜的作用使得光学元件表面反射光与透射光的能量重新分配，分配的结果是透射光能量增大，反射光能量减小。光就有这样的特性：通过改变反射区的光强可以改变透射区的光强。 2．2 定量描述 光从一种介质反射到另一种介质时，在两种介质的交界面上将发生反射和折射，把反射 光强度与入射光强度的比值叫做反射率。用表示，，和分别表示反射光和入射光的振幅。 设入射的光强度为1，则反射光的强度为，在不考虑吸收及散射情况下，折射光的 的介强度为（1-ρ）。根据菲涅尔公式和折射定律可知：当入射角很小时，光从折射率n 1 质射向折射率n 介质，反射率 2
光学薄膜的研究进展和应用
光学薄膜的研究进展和应用 【摘要】本文从光学薄膜的干涉原理出发，介绍了光学薄膜的工作原理，并对光学薄膜的传统光学领域的应用做了简要的概述。又举例说明现代光学薄膜在照明、激光器等领域的典型应用，最后对光学薄膜的制备加以简要的介绍。 关键词光学薄膜；薄膜应用；研究综述；薄膜制造 1 引言 我们对肥皂泡上的花纹，漂在水面上的油膜的彩色纹路见怪不怪，而这些在十七世纪引起了许多科学家的注意，而后提出了一系列的理论但都不能圆满的解释其中现象，直到近150年后的托马斯·杨的干涉实验的成功才提出了比较完整的解释。而以上列出的例子实际是光学薄膜的现象，托马斯·杨的理论又用干涉解释了其原理。的确所有的光学薄膜都是基于干涉的原理来设计和实现的。而如今在20世纪末21世纪初随着光电子技术雪崩式发展，光学薄膜技术也向着要求和技术难度更高，应用范围更广，器件种类和需求数量更多的方向迅速发展。今天，几乎所有的光学或光电系统都包含有各种光学薄膜，而且在人们的日常生活中也获得了越来越广泛的应用。本文通过介绍传统光学薄膜的工作原理，引出光学薄膜在传统以及现代科学领域的几个典型应用，来说明光学薄膜的应用及其重要地位。 2 光学薄膜原理简述 所谓光学薄膜是指其厚度能够光的波长相比拟，其次要能对透过其上的光产生作用。具体在于其上下表面对光的反射与透射的作用。光学薄膜的定义是：涉及光在传播路径过程中，附著在光学器件表面的厚度薄而均匀的介质膜层，通过分层介质膜层时的反射、透（折）射和偏振等特性，以达到我们想要的在某一或是多个波段范围内的光的全部透过或光的全部反射或是光的偏振分离等各特殊形态的光。 光学薄膜的特点是：表面光滑，膜层之间的界面呈几何分割；膜层的折射率在界面上可以发生跃变，但在膜层内是连续的；可以是透明介质，也可以是吸收介质；可以是法向均匀的，也可以是法向不均匀的。实际应用的薄膜要比理想薄膜复杂得多。这是因为：制备时，薄膜的光学性质和物理性质偏离大块材料，其表面和界面是粗糙的，从而导致光束的漫散射；膜层之间的相互渗透形成扩散界面；由于膜层的生长、结构、应力等原因，形成了薄膜的各向异性；膜层具有复杂的时间效应。不同物质对光有不同的反射、吸收、透射性能，光学薄膜就是利用材料对光的这种性能，并根据实际需要制造的。不同材料对光的反射、吸收、透射性能见表1。
镜片镀膜之减反射膜
眼镜片镀膜——减反射膜 本文由亿超眼镜网提供—— 眼镜片镀膜——减反射膜，以下是对减反射膜的作用、原理、特性和技术加以介绍。 一、减反射膜的作用 眼镜片与眼镜构成了一个光学系统，镀有减反射膜的眼镜片对视觉有明显的改良效果。我们经常会遇到戴惯了镀减反射膜镜片的人如换成不镀减反射膜镜片后会感觉非常不舒适，而且眼镜片对于戴镜者来说还具有重要的装饰作用，镀减反射膜对于眼镜片的美观作用具有重要意义。 具体分析如下： 1. 镜面效应：在镜片的前表面(凸)面产生的反光会影响戴镜者的美观。光线通过镜片的前后表面时，不但会产生折射，还会产生反射。这种在镜片前表面产生的反射光会使别人看戴镜者眼睛时，看到的却是镜片表面一片白光。拍照时，这种反光还会严重影响戴镜者的外观形象。 2. 虚像(俗称“鬼影”)：镜片前表面和后表面的不同曲率使镜片内部产生的反光会产生“鬼影”现象，影响视物的清晰度和舒适性。由眼镜学理论可知，镜片屈光力使所视物体的光线通过镜片发生偏折后聚焦在视网膜上，形成清晰的像。但是由于屈光镜片前后便面的曲率不同，而且又存在一定量的反射光，所以镜片内部会产生内反射。内发射也会在远点球面附近产生虚像，也就是在视网膜的清晰像点附近产生虚像点。这些虚像点会影响视物的清晰度和舒适性。 3. 眩光：镜片表面产生的反光会使我们产生眩光，降低视物的对比度。根据University of Wales-College of Cardiff 的研究显示，减反射膜对屈光不正戴镜者眼前闪光灯刺眼后恢复稳定对比度的时间。 例如，对于驾驶者而言，配戴镀减反射膜的镜片非常重要。当夜间驾驶时，我们常常会面临来自各个方向的干扰光线，尤其是来自周围车辆车前、车尾的照明灯。如果我们戴的是没有镀减反射膜的镜片，那么镜片除了会产生眩光外，镜片前后表面因反射产生的干扰光线会降低我们的视觉质量，对我们的视物产生干扰，这对于驾驶是非常危险的。 二、减反射膜的原理 减反射膜是以光的波动性和干涉为基础的。两个相位相同，波长相同的光波叠加，那么光波的振幅增强;如果两个光波振幅相同，光程差相差λ/2的光波叠加，那么光波的振幅互相抵消。减反射膜就是利用了这个原理，在镜片的表面镀上减反射膜，使得膜层前后表面产生的反射光互相干扰，从而抵消，达到减反射的效果。 三、特性 1. 减反射效果：镜片的减反射效果可以通过反射光谱图来表示。对于不同的波长，反射率是不等的，反射率最低的部分约为波长460mm左右，但在其他波段，例如在400mm和700mm处，反射率高。此曲线表示镀单层减反射膜的镜片，其减反射效果不理想。 2. 多层防反射膜：采用新工艺镀制的减反射膜。新工艺主要采用两种方法：一种是采用不同的新材料和不同的膜层厚度，例如膜层为7层或8层;另一种是采用两种不同的膜层材料，采用厚薄交替的4层膜。这种多层减反射膜的方法，使得减反射的效果大大提高。而且膜层间的结合，膜层与镜片的结合也很理想。
增透膜原理
增透膜原理 增透膜原理: 增透膜原理：“当薄膜的厚度适当时，在薄膜的两个面上反射的光，路程差恰好等于半个波长，因而互相抵消。这就大大减少了光的反射损失，增强了透射光的强度。” 其一是当光从一种介质进入另一种介质时，如果两种介质的折射率相差减小，反射光的能量减小，透射光的能量增加。当光射到两种透明介质的界面时，若光从光密介质射向光疏介质，光有可能发生全反射；当光从光疏介质射向光密介质，反射光有半波损失。对于玻璃镜头上的增透膜，其折射率大小介于玻璃和空气折射率之间，当光由空气射向镜头时，使得膜两面的反射光均有半波损失，从而使膜的厚度仅仅只满足两反射光的光程差为半个波长。膜的后表面上的反射光比前表面上的反射光多经历的路程，即为膜的厚度的两倍。所以，膜厚应为光在薄膜介质中波长的1/4，从而使两反射光相互抵消。由此可知，增透膜的厚度d ＝λ/4n（其中n为膜的折射率，λ为光在空气中的波长）。 如果镜头表面不涂薄膜，光直接由折射率为n1=1.0空气垂直入射到折射率为n2=1.5的玻璃的介面时，反射率，即将有4%的入射光能被反射，96%的入射光能进入玻璃，这说明光学器件表面的反射光会导致光能损失。进入玻璃的光再从玻璃垂直进入空气的分介面时，透射光与入射光相比，又要产生相同比例的能量损失。即一个简单玻璃透镜，光通过它的两个透光表面，透射光的强度I只占原入射光强度I0 的。 人们普遍使用较高级照相机的物镜、潜水艇上用的潜望镜等一般都由多个透镜组成，其目的是利用凸透镜和凹透镜的不同性质消除相差。光能损失越大，所成像的质量越差，而且反射光还可能被其它表面再反射到像的附近，形成有害的杂光，将进一步减弱成像质量。 如果在玻璃镜头表面涂上一层其折射率介于玻璃和空气之间的透明介质，当有增透膜时透射光的能量是原入射光能量的。增加氟化镁薄膜后，透射光能提高了97.3％－92％＝5.3％，所以反射光能减少了。则涂有增透膜的6个透镜组成的镜头，与相同情况下光直接由空气进入玻璃镜头时相比较，提高了透射光能量84.8%-61%=23.8%，减少了光的反射损失。 利用薄膜干涉的原理，增加了透射光的能量。因为当光从光疏介质射向光密介质时，反射光有半波损失，即反射光与入射光相位恰好相反。
光学减反射膜设计实验word文档
光学减反射膜设计实验 一、实验目的： 1、学习并初步掌握Macleod光学薄膜设计、分析软件的功能与使用方法； 2、用常用材料设计远红外减反射膜 二、实验原理：光学镀膜原理与意义 三、实验内容： 1、练习内容：在玻璃介质的两面镀单层膜（可更换不同膜），观察其在可见光范围内的反射、透射曲线（曲线仅供观察，不保存）; 2、主要实验内容： （1）选择材料，了解相应的光学常数（折射率等）； （2）按一定顺序和一定要求在介质上镀两层膜，观察在远红外范围内的透射曲线，保存曲线； （3）对该膜层进行优化处理，得出经优化后的透射曲线与相应膜系，保存设计结果（曲线图形与膜系数据）； （4）再用上述设计好的膜系创建一个膜堆。在基底两边都镀上前面设计的膜系，进行优化，得出经优化后的透射曲线，保存结果。 （5）所有设计数据与曲线均以屏幕截图形式保存。图形也可用origin生成（6）可根据个人的情况选作其他的内容 四、实验报告要求：实验报告除按正常格式要求的内容外，还应有以下内容：需对各个图、表的设计过程与软件的具体操作进行简要的说明；对上述多膜层与膜堆的设计结果进行比较与分析。以及实验心得与体会等 打印出设计的远红外减反射膜的透射曲线与相应膜系、膜堆的透射曲线、
1.打开Macleod软件，点击file—new—design，再点击edit—insert layers，或者delete layers，调整到介质有两个，如下图所示： 2.点击paramaeter—performance，做出修改，如下图所示：
3.点击parameters—refinement—targets—edit—generate，进行数据修改，再点击new，如下图所示：