增透膜

沒有鍍膜的眼鏡鏡片(上方)比鍍上增透模的眼鏡鏡片反射更多光波。特別注意到鍍膜的眼鏡鏡片的反射帶有些許顏色。

增透膜(英語:Anti-reflective coating,AR)是一種表面光學鍍層,它通過減少的反射以增加透過率。在複雜的光學系統中,它可以通過減少系統中的散射光來提高對比度,例如望遠鏡,這對天文學十分重要。其他方面,增透膜能減少暗處雙筒望遠鏡的閃光。

很多塗層都包括了折射率不同的透明薄膜結構。薄膜的厚度決定其作用的反射光波長。當光線在增透膜上產生二次反射時,會和原反射光發生干涉,從而減弱反射光。而根據能量守恆,光的能量不變。因此當反射光減少時,透射光便增多。這就是增透膜的原理。一般,選擇增透膜時需確定波長,如紅外線,可見光以及紫外線。

製造工藝

塗層材料

氟化鈣 氟化鎂 氧化鈦 硫化鉛 硒化鉛

乙烯基倍半矽氧烷雜化膜 金剛石薄膜

技術

真空鍍膜 化學氣相沉積 溶膠—凝膠法

應用

(視力)校正鏡片

配鏡師會在眼鏡上鍍上增透膜,以減少反射,讓配戴者配戴後可以看的較清楚,其產生的炫光也會比較少,這對於夜間開車及在電腦螢幕前工作的人而言格外重要。炫光較少讓配戴者比較不會疲倦。增透膜讓讓較多的光可以通過眼鏡,增加視覺對比也提昇視力。

防反射的鏡片和偏振片不同,偏振片會吸收太陽反射到物體表面(例如沙、水面及路面)的光。「防反射」一詞是指避免鏡片本身造成的光反射,不是避免由其他物體表面反射的太陽光。

許多增透膜還會有其他排斥脂肪的塗層,目的是為了方便清洗。防反射塗層特別適合用在高折射率的鏡片。高折射率玻璃的增透膜比較便宜,也比較簡單。

光刻

在微電子技術的光刻工藝中, 增透膜可以減少光斑的畸變。不同的增透膜適用不同的 光致抗蝕劑, 另外,也可以減少駐波,薄膜干涉以及鏡面反射[1][2]

類型

折射率匹配

最簡單的抗反射塗層形式是由瑞利男爵於 1886 年發現的。由於與環境發生化學反應,當時光學玻璃表面會隨著時間而生成髒污 (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館)。 Rayleigh 測試了一些舊的、稍微髒污的玻璃片,驚訝地發現它們比新的、乾淨的玻璃片穿透更多的光。取代了空氣-玻璃界面,髒污層形成了空氣-髒污層界面與髒污層-玻璃界面。由於髒污層的折射率介於玻璃和空氣之間,因此這兩個界面中的反射量每一個都比空氣-玻璃界面更少。事實上,這兩個反射的總和小於僅是由空氣-玻璃組成的界面反射,這可以從菲涅耳方程計算出來。

一種方法是使用漸變折射率 (graded-index, GRIN) 抗反射塗層,即折射率幾乎連續變化的塗層。有了這些,就可以在寬頻譜和不同入射角範圍內減少反射。

單層膜

多層膜

吸收

蛾眼

飛蛾的眼睛有一個異常的特性:它們的表面覆蓋著一層天然奈米結構薄膜 (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館),以消除反射。這使飛蛾不但能黑暗中能看得很清楚,並且也不會因為反射而暴露自己的位置給掠食者。該結構由六邊形凸點圖案組成,每個凸點約高 200 奈米,中心間隔為 300 奈米。這種抗反射塗層之所以有效,是因為凸點小於可見光波長,使得空氣-眼睛組織介質對可見光而言具有連續的折射率梯度 (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館),進而有效地去除了空氣-透鏡界面反射。人類利用了此效應製造抗反射膜;這是一種仿生學 (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館)的應用。例如,佳能公司利用蛾眼技術在其次波長結構塗層中顯著減少鏡頭光暈 (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館)。

這種結構也用於光學元件,例如,由氧化鎢和氧化鐵組成的蛾眼結構可用作光電極,用於分解水以產生氫氣。該結構由數百微米大小的氧化鎢球體組成,上面鍍著數奈米的氧化鐵層。

理論

反射

雷利膜

干擾層

原理

許多塗層由透明的薄膜結構組成,具有交替的折射率不同的交替層。 選擇層厚度以在從界面反射的光束中產生相消干涉(destructive interference),並在相應的透射光束中產生相長干涉(constructive interference)。

歷史

參見

參考

  1. ^ Understanding bottom antireflective coatings頁面存檔備份,存於網際網路檔案館
  2. ^ Yet, Siew Ing. Investigation of UFO defect on DUV CAR and BARC process 5375. SPIE: 940–948. 2004 [2012-06-25]. doi:10.1117/12.535034. (原始內容存檔於2017-06-02). 

外部連結