AR膜稱為減反射膜,或者又稱增透膜,它是目前應用最廣、產量最大的一種光學薄膜,至今仍是光學薄膜技術中重要的研究課題。那你對AR膜瞭解多少?下跟大家聊一下AR膜的那些事!
01.AR膜介紹:主要功能.減少或消除透鏡、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
在很多應用領域中AR膜是不可缺少的,否則無法達到應用的要求,以照相機為例
(由18塊透鏡組成的35mm的自動變焦照相機)
假定每個玻璃和空氣的介面有4%的反射,沒有增透的鏡頭光透過率為27%
鍍有一層膜(剩餘的反射為1.3%)鏡頭光透過率為66%
鍍多層膜(剩餘的反射為0.5%)鏡頭光透過率為85%
02.AR膜產品結構
03.AR膜增透原理:先瞭解,光的波粒二相性,從微觀上既可以把光理解成一種波,又可以把他理解成一束高速運動的粒子,增透膜的原理
是把光當成一種波來考慮的,因為光波和機械波一樣也具有干涉的性質
在鏡頭前面塗上一層增透膜 (一般是"氟化鈣",微溶于水) , 如果膜的厚度等於紅光(注意:這裡說的是紅光)在增透膜中波長的四分之一時,那麼在這層膜的兩側反射回去的紅光就會發生干涉,從而相互抵消,你在鏡頭前將看不到一點反光,因為這束紅光已經全部穿過鏡頭了。
為什麼我從來沒有看到沒有反光的鏡頭? 原因很簡單,因為可見光有“紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫”七種顏色,而膜的厚度是唯一的,所以只能照顧到一種顏色的光讓它完全進入鏡頭,一般情況下都是讓綠光全部進入的,這種情況下,你在可見光中看到的鏡頭反光其顏色就是藍紫色,因為這反射光中已經沒有了綠光。膜的厚度也可以根據鏡頭的色彩特性來決定。
04.AR膜分類
1.單層減反膜
理想的單層減反膜的條件是:膜層的光學厚度為1/4波長
其折射率為入射介質和基片折射率乘積的平方根,在可見區,使用得最普遍的是折射率為1.52左右的冕牌玻璃。根據上面理論計算,其理想的增透膜的折射率為1.23,但現能利用的薄膜的最低折射率是1.28(MgF2)。
單層AR 膜的兩個主要的缺陷:對於常用的玻璃基底,很難實現零反射;只能實現單一波長零反射,色中性差
2.多層減反膜
在薄膜上鍍兩層以上反射材料的稱為多層AR 膜,多層比單層有更好的性能,如下圖,左邊是單層AR 膜,右邊是多層AR 膜。
05.AR膜用途:望遠鏡,眼鏡,數位相機鏡頭,LCD投影系統,光學視窗,保護鏡,筆記本,電腦,手機,電視,眼鏡,觸控式螢幕等
06.AR膜使用原料
光學增透膜的研製不僅要考慮它的透射率,而且還要考慮它的硬度、耐熱、耐寒性
與玻璃等光體的接合力度耐光照射性,吸熱強度等因素
能滿足這麼多條件的材料可想而知是很困難的
根據適合不同的需求,目前人們發現、常用的材料有氟化鎂、二氧化鈦、二氧化矽、三氧化二鋁、二氧化鋯 、ZnSe、ZnS陶瓷紅外光紅外增透膜、乙烯基倍半矽氧烷雜化膜等。
由於一般光學介質都是玻璃,並在空氣中使用,那增透膜的折射率應接近1.23。現實中折射率小於氟化鎂(折射率為1.38)的鍍膜材料很少見,而且像氟化鎂那樣很好的滿足各種條件的材料更是稀少。因此,現在一般都用氟化鎂鍍制增透膜。
雖然金剛石是迄今為止自然界中性能最優良的材料,但是存在工藝條件過於苛刻和成本高的問題。目前,大規模的使用金剛石薄膜的條件還不具備。通過人們對增透膜的不斷發展和研究,相信會有比金剛石更為合適的材料被我們所發現利用,或者金剛石被大規模的使用。
07.AR膜加工方法
隨著增透膜的不斷開發和研究,光學增透膜的鍍膜技術也在不斷的發展。光學增透膜的厚度要控制在可見光波長1/4的數量級上,增透膜的均勻度的要求也非常的苛刻。儘管如此,在人們的不懈探索中,還是掌握了不少行之有效、先進的鍍膜技術。
目前常用的鍍膜方法,真空蒸鍍、化學氣相沉積、溶膠凝膠鍍膜
三者相比較,溶膠—凝膠鍍膜設備簡單、能在常溫常壓下操作、膜層均勻性高、微觀結構可控,適於不同形狀、尺寸的基片、能通過控制配方、製備工藝得到高鐳射破壞閾值的光學薄膜,已成為高功率鐳射薄膜的最具競爭力的製備方法之一。
常用四分之一波長的薄膜,並沒有使透射光的光強達到最大,也就是說沒有使反射光達到最弱。主要是要增透的光往往不是單色的,而是有一定的頻寬,而對於一個增透膜只對某一波長的單色光有完全增透的作用。
因此可以通過多層鍍膜技術來改善增透效果,同時也增加了透射光的線寬波長,也就是頻寬。隨著人們對增透膜的應用和發展,有人設想為細小的光纖進行鍍膜,由此可見這需要多麼精密的鍍膜技術。