研究增透膜在生活中的實際應(yīng)用

劉敬宇

摘要：隨著科技的發(fā)展，光學(xué)薄膜已在我們的生活中大量應(yīng)用。光學(xué)薄膜中的“增透膜”又是日常應(yīng)用中最多的一種。因此本文主要以光學(xué)薄膜中的“增透膜”為對象，對其概念、原理進行介紹，對其特性、技術(shù)進行研究，并探討其在生活中的實際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：增透膜；應(yīng)用

隨著科技的發(fā)展，那些平日只存在于教科書之內(nèi)的“高逼格”的光學(xué)薄膜已是“飛入尋常百姓家”，所以本文特此研究增透膜在生活中的實際應(yīng)用。

光學(xué)薄膜在我們的生活中應(yīng)用非常多，滲透到每個角落，包括日常生活中的精密的光學(xué)設(shè)備、顯示器等都有光學(xué)薄膜應(yīng)用；還有，平時我們戴的眼鏡、各式家電用品、數(shù)碼相機，以及鈔票上的防偽措施等，都是光學(xué)薄膜技術(shù)的應(yīng)用案例。如果沒有光學(xué)薄膜技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)，那現(xiàn)在的鐳射技術(shù)、光電技術(shù)以及通訊技術(shù)等都會受到影響，或是將停步不前，這也說明光學(xué)薄膜技術(shù)的研究發(fā)展的非常重要。

那么，現(xiàn)在我們就以光學(xué)薄膜中的“增透膜”為對象，研究其在生活中的實際應(yīng)用。

一、概念與原理

增透膜：由于光學(xué)元件的表面具有反射作用，從而造成部分光能損失，為了減少光學(xué)元件表面的反射損失，我們通?？梢栽诠鈱W(xué)元件表面鍍上一層或多層透明介質(zhì)薄膜，這種薄膜叫做增透膜。

對于一般金屬來說，大多數(shù)具有較大的消光系數(shù)，在光束由空氣中入射到金屬表面時，進入金屬內(nèi)部后的光波振幅迅速衰減，因此進入到金屬內(nèi)部的光量相應(yīng)減少，從而使得反射光能增加較多。

通常來說，消光系數(shù)越大，光能振幅衰減就越迅速，進入到金屬內(nèi)部的光能就越少，反射率就越高。我們通常選擇消光系數(shù)較大，光學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定的金屬來作為金屬膜材料。在紫外區(qū)我們常用的金屬薄材料是鋁，而在可見光區(qū)我們常用鋁和銀，在紅外區(qū)我們用金、銀和銅。此外，鉻和鉑也經(jīng)常作為一些特種薄膜的膜料來使用。由于在空氣中鋁、銀、銅等材料易氧化而使性能降低，所以通常用電介質(zhì)膜加以保護。我們常用的保護膜材料有一氧化硅、二氧化硅、氟化鎂以及三氧化二鋁等。

二、特性與技術(shù)

通過對增透膜技術(shù)的深入開發(fā)和研究，也促進光學(xué)增透膜的鍍膜技術(shù)不斷發(fā)展。光學(xué)增透膜的厚度通常要控制在可見光波長1/4波長的數(shù)量級上，對增透膜的均勻度也有非?？量痰囊蟆＜幢闳绱耍ㄟ^不懈探索，人們還是掌握了大量行之有效、先進的鍍膜技術(shù)。日常常用的鍍膜方法有化學(xué)氣相沉積、真空蒸鍍、溶膠—凝膠鍍膜等方法。三者之中，溶膠—凝膠鍍膜設(shè)備比較簡單、可在常溫常壓下進行操作、微觀結(jié)構(gòu)可控、膜層均勻性高，適于不同尺寸、形狀的基片，能通過控制制備工藝和配方得到高激光破壞閾值的光學(xué)薄膜，目前是高功率激光薄膜的最主要的制備方法。

一般的薄膜，不能使透射過光的光強達到最大，既不能使反射光達到最弱。是因為要增透的光通常不是單色的，而是有一定的頻帶寬度，而增透膜能對某一波長的單色光完全增透。因此我們通過多層鍍膜技術(shù)來改善實際增透效果，同時也增加了透射光頻寬。隨著對增透膜研究不斷深入，可以想象采用精密的鍍膜技術(shù)為細(xì)小的光纖進行鍍膜。

三、應(yīng)用

電磁波在傳播的過程中，在不同介質(zhì)的分界面上，邊界條件不同，能量的分布不同，這是增透膜增加透射光強度的主要原理依據(jù)。對于兩邊介質(zhì)不同的單層增透膜薄膜，薄膜厚度是1/4波長的奇數(shù)倍而且薄膜的折射率n=（n1*n2）^（1/2）時（n1、n2分別是介質(zhì)1、2的折射率），才能夠使入射光能全部透過介質(zhì)。一般來說光學(xué)透鏡主要在空氣中使用，對于折射率在1.5左右的光學(xué)玻璃，為使單層薄膜達到100%的增透效果，可使n1=1.23，或接近1.23；還要使增透薄膜的厚度=（2k+1）倍四分之一個波長。單層薄膜只針對某一特定波長的電磁波有增透作用，如果想在更大范圍內(nèi)和更多波長實現(xiàn)增透作用，我們可以利用鍍多層膜來達到目的。我們對增透膜的利用已經(jīng)有了豐富的經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)了許多可以作為增透膜的材料；同時也掌握了很多先進的鍍膜技術(shù)，因此增透膜的應(yīng)用涉及軍事、醫(yī)學(xué)以及太空探索等很多行業(yè)，為人類科技文明的進步作出了重大貢獻。

其實看似很神秘的增透膜，已經(jīng)滲透到了我們生活中的許多方面，比如我們形影不離的眼鏡上也有增透膜的身影。我們眼鏡片上通常會鍍MgF2等材料作為增透膜，來增加對可見光的透射率，減少反射雜光，提高視覺舒適度（尤其在逆光情況下）。而近期針對人們所關(guān)注的染色眼鏡對我們?nèi)梭w是否有害的問題，在經(jīng)過加硬處理并同時鍍上增透膜層，也可以起到提高品質(zhì)的作用。

而在攝像中，增透膜那更是無處不在。鍍不同材質(zhì)和厚度的增透膜，與相機想匹配，便可達到不偏色的效果，甚至可以使拍攝出來的畫面有不同的效果。例如英國著名蒲公英攝影師SharonJohnstone，便在他的相機鏡頭上涂了層增透膜，從而發(fā)生了球面反射，使他拍攝出來的蒲公英增添了質(zhì)感，也有了不同尋常的美感。而在電影的拍攝中為避免發(fā)生鏡面反射，通常也會使用增透膜進行處理。

四、結(jié)語

目前，如“增透膜”等光學(xué)薄膜已經(jīng)在社會的許多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，對人類科技文明進步與社會發(fā)展做出重要貢獻。我相信，隨著科技的發(fā)展，光學(xué)薄膜一定會有更廣闊的前景。