光学镀膜
光学镀膜指在光学零件表面上镀上一层或多层金属或介质薄膜。目的是改变材料表面的反射和透射特性,达到减少或增加光的反射、分束、分色、滤光、偏振等要求。原理是光的干涉,在薄膜光学中,通过控制膜层的折射率和厚度,得到不同的强度分布。在光学零件表面镀膜后,光在膜层层上多次反射和透射,形成多光束干涉,从而实现对光的精确控制。反射膜
反射膜使其表面能够反射光线。通常由几个材料层构成,每层的厚度和折射率都是为了使得反射率达到理想状态所精心设计的。应用于建筑、车辆、光学、医疗等领域,反射膜有介质反射膜、金属反射膜。
介质反射膜
介质反射膜由多层介质材料组成,具有反射特定波长范围的光线的能力。这种反射膜的原理是基于光的干涉和反射,通过控制薄膜的厚度和折射率,实现对特定波长光线的反射。可以分为金属反射膜和全电介质反射膜。金属反射膜通常由金属材料制成,具有高反射率和宽光谱范围的优点。
金属反射膜
金属反射膜通常由单一金属层组成,其可镀金、银、铝等金属,具有高反射率和宽光谱范围的优点。一般金属都具有较大的消光系数,当光束由空气入射到金属表面时,进入金属内的光振幅迅速衰减,使得进入金属内部的光能相应减少,而反射光能增加。消光系数越大,光振幅衰减越迅速,进入金属内部的光能越少,反射率越高。保护铝:在紫外区常用的金属薄材料是铝,在可见光区常用铝(和银)。保护银:红外区常用金、银。保护金 :在0.65微米后的红外光区具有反射率。
激光膜
激光膜具有高能激光透过的特性,通常由PET等复合材料制成。在激光切割中它可以有效地吸收激光功率,避免切割时产生烟雾和灰尘,同时保护切割材料,防止其变形和损坏,从而提高切割质量和效率。激光膜有Nd-Yag激光膜、CO₂激光膜。
Nd-Yag激光膜
Nd-Yag激光膜是一种固体激光,其激活物质是钇铝石榴石晶体(YAG晶体),其中掺入了少量的钕元素(Nd)。这种激光的英文简称为Nd-Yag,它能够产生脉冲或连续式激光,发射出特定波长的红外线光,波长通常为1064nm。激光的原理是原子中的电子吸收能量后从低能级跃迁到高能级,再从高能级回落到低能级的时候,所释放的能量以光子的形式放出。被引诱(激发)出来的光子束(激光),其中的光子光学特性高度一致。应用于激光打标、激光焊接、激光切割、光纤通信、激光测距、激光雷达、激光武器、激光唱片、激光矫视、激光美容、激光扫描、激光灭蚊器以及LIF无损检测技术等。
CO₂激光膜
CO2激光膜在特定波长范围内具有特定的光学性能,如高反射率或高透射率。激光膜通常用于激光谐振腔的镜子或窗口上,以确保激光的高效反射和传输。CO2激光器的典型工作波长为10.6微米,因此CO2激光膜会被设计来在这个波长上具有优异的反射性能。这样的膜层可以减少激光在谐振腔内部的损耗,提高激光器的输出功率和效率。应用在激光谐振腔的镜子或窗口、光谱学、激光雷达、通信设备等。
增透膜
增透膜又称减反射膜或AR增透玻璃,是一种将玻璃表面进行特殊处理以增加玻璃的透光性能的镀膜玻璃。主要利用不同光学材料膜层产生的干涉效果来消除入射光和反射光,从而提高透光率。作用是减少反射光的强度,从而增加透射光的强度,使光学系统成像更清晰。
增透膜
增透膜又称减反射膜,主要是减少或消除透镜、棱镜、平面镜等学表面的反射光,从而增加这些元件的透光量,减少或消除系统的杂散光。微米光学可提供可见光、近红外和远红外波段增透膜。应用在光学仪器、激光器、光纤通信等。
增透膜+DLC类金刚石膜
类金刚石碳(DLC)涂层是一种高度耐用的抗反射光学涂层。具有高硬度、低摩擦表面,耐划伤和腐蚀,同时在中长波红外线中具有好的的传输性能。这些特点使其成为热成像和其他国防应用的选择之一。应用于机械、电子、光学、医疗、航空航天等领域。DLC膜在红外波长上表现出良好的宽带透射率,但与标准BBAR镀膜相比,平均通光略低。为了减少光的损失,DLC膜通常与传统 AR 镀膜配对使用。微米光学可为硅和锗基底提供BBAR+DLC 镀膜。
激光头芯片常见的膜种类包括以下几种:
AR膜(抗反射膜)、HR膜(高反射膜)、PR膜(偏振分离器膜)以及保护膜。
[*]AR膜(Anti-Reflective Coating):AR膜全称为抗反射膜,其主要功能是降低镜片表面的反射率,增加透光率。在激光器应用中,AR膜用于减小镜片表面的反射损耗,提高激光输出功率和效率。其光学特点是透过率高、反射率低,适用于各种波长的激光器。
[*]HR膜(High Reflective Coating):HR膜全称为高反射膜,具有高反射率的光学特性。在激光器中,HR膜常用于激光共振腔中的输出镜或反射镜上,以提高激光器的输出功率和效率。其特点是对特定波长的光具有高反射率。
[*]PR膜(Polarizing Separator Coating):PR膜全称为偏振分离器膜,用于激光器中光的偏振分离和优化。其特点是对不同偏振方向的光具有不同的反射和透射率,适用于具有偏振光特性的激光器。
[*]保护膜:保护膜用于保护激光头镜片表面,具有抗刮、耐腐蚀、防尘等功能。常用的保护膜材料包括硅氧烷、氟化物、氮化硅等。保护膜的应用可以有效延长激光头镜片的使用寿命,提高激光器的可靠性和稳定性。
光的干涉原理是指当两束或多束光波在空间中相遇时,它们的振幅相互叠加,形成稳定的强弱分布现象。这种强弱分布表现为明暗相间的条纹或斑点,是光波相互作用的直接结果。
光的干涉现象的基本条件
[*]频率相同:只有频率相同的光波才能发生干涉。
[*]相位差恒定:光波之间的相位差必须保持恒定,这样才能在相遇区域形成稳定的干涉图样。
[*]振动方向一致:光波的振动方向必须相同,以确保它们能够相互叠加。
[*]相干光源:通常需要使用相干光源来产生干涉现象,因为普通光源发出的光波相位差难以保持恒定。
光的干涉现象的应用
[*]精确测量:利用干涉仪等设备可以精确测量光波的波长、薄膜厚度以及微米级位移等。
[*]光学薄膜制备:通过控制光的干涉条件,可以制备具有特定光学性质的薄膜,如透镜和反射镜等。
[*]光学测量:干涉仪在强度测量、位移测量和厚度测量等方面发挥着重要作用。
[*]光纤通信:光纤通信利用光的干涉现象传输信息,通过控制光的相位来实现信息的编码和解码。
[*]光学显微镜:干涉现象是光学显微镜中的关键原理之一,能够提高显微镜的分辨率和图像清晰度。
[*]光学干涉涂层:如干涉滤光片和干涉反射镜等,能够精确反射、透射或吸收特定波长的光。
[*]光的干涉现象的历史背景和科学意义
1801年,英国物理学家托马斯·杨在实验室里成功地观察到了光的干涉现象,从而证实了光具有波动性。这一发现对于由光的微粒说到光的波动说的演进起到了关键作用,揭示了光作为波的一种独特性质。
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