光學(xué)薄膜怎么設(shè)計(jì)與分析

光學(xué)薄膜表面光滑，膜層之間的界面呈幾何分割；膜層的折射率在界面上可以發(fā)生躍變，但在膜層內(nèi)是連續(xù)的；可以是透明介質(zhì)，也可以是吸收介質(zhì)；可以是法向均勻的，也可以是法向不均勻的。

實(shí)際應(yīng)用的薄膜要比理想薄膜復(fù)雜得多。這是因?yàn)橹苽鋾r(shí)，薄膜的光學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)偏離大塊材料，其表面和界面是粗糙的，從而導(dǎo)致光束的漫散射；膜層之間的相互滲透形成擴(kuò)散界面；由于膜層的生長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)、應(yīng)力等原因，形成了薄膜的各向異性；膜層具有復(fù)雜的時(shí)間效應(yīng)。

光學(xué)薄膜按應(yīng)用分為反射膜、增透膜、濾光膜、光學(xué)保護(hù)膜、偏振膜、分光膜和位相膜。常用的是前4種。光學(xué)反射膜用以增加鏡面反射率，常用來(lái)制造反光、折光和共振腔器件。

光學(xué)增透膜沉積在光學(xué)元件表面，用以減少表面反射，增加光學(xué)系統(tǒng)透射，又稱減反射膜。光學(xué)濾光膜用來(lái)進(jìn)行光譜或其他光性分割，其種類(lèi)多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。光學(xué)保護(hù)膜沉積在金屬或其他軟性易侵蝕材料或薄膜表面，用以增加其強(qiáng)度或穩(wěn)定性，改進(jìn)光學(xué)性質(zhì)。最常見(jiàn)的是金屬鏡面的保護(hù)膜。

光學(xué)薄膜的應(yīng)用無(wú)處不在，從眼鏡鍍膜到手機(jī)，電腦，電視的液晶顯示再到LED照明等等，它充斥著我們生活的方方面面，并使我們的生活更加豐富多彩。

通常光學(xué)薄膜的制備條件要求高而精，有時(shí)候要對(duì)它進(jìn)行周密的設(shè)計(jì)和分析。有一款軟件的功能非常強(qiáng)大，它對(duì)光學(xué)薄膜的設(shè)計(jì)和分析可以“通吃”。這款TFCalc光學(xué)薄膜軟件可用于設(shè)計(jì)各種類(lèi)型的減反、高反、帶通、分光、相位等膜系。

首先它支持各種膜系的建模。TFCalc能設(shè)計(jì)基底雙面膜系，單面膜層最多可達(dá)5000層，支持膜堆公式輸入。并可以模擬各種類(lèi)型的光照：如錐形光束，隨機(jī)輻射光束等。

其次具有一定的優(yōu)化功能，可用極值、變分法等方法優(yōu)化膜系的反射率、透過(guò)率、吸收率、相位、橢偏參數(shù)等目標(biāo)。還可以采用針?lè)?，只要初始的單層膜就可以自?dòng)設(shè)計(jì)出各種膜系。

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