镀膜会改变元件的物理尺寸吗?

|K WONG

简介:简要答案

如果在镀膜前后测量透镜、反射镜或棱镜等光学元件,会发现镀膜后的元件略厚。由于镀膜会在玻璃表面实际增加材料,因此元件的整体尺寸确实会增大。

不过,对于大多数日常应用,这一增量在微观尺度上极小,不会影响元件在光学系统中的装配。

什么是光学膜层?

光学镀膜是在光学元件表面沉积的一层极薄材料,通常为金属或特殊化学材料。这些膜层会改变光入射到玻璃表面时的行为。

例如,在使用光学滤光片时,镀膜起着关键作用。通过在玻璃上沉积不同材料的膜层,滤光片可以反射特定颜色的光,同时让其他颜色的光直接透射。其他常见镀膜包括用于减少不需要反光的增透(AR)膜,以及用于制造反射镜的高反射膜。

膜层究竟有多厚?

要理解尺寸变化通常无关紧要的原因,需要查看具体数值。镀膜厚度以纳米 (nm) 或微米 (µm) 为单位测量。

  • 一根人类头发的直径约为80,000 to 100,000纳米。
  • 标准增透膜的厚度可能只有几百纳米。

即使是可能需要堆叠数十层镀膜的复杂光学滤光片,通常也只会使玻璃总厚度增加几微米。将镜片装入标准金属镜架或固定环时,增加几微米并不会使其卡住。

尺寸变化在什么情况下真正重要?

通常可以忽略增加的厚度,但在一些高度敏感的情况下,物理尺寸的变化会变得很重要:

  • 超精密仪器: 在先进的激光器、显微镜或太空望远镜中,镜片之间的间距需要精确到微观尺度。在这些情况下,工程师必须在制造设备之前计算出镀膜的准确厚度。
  • 定制干涉滤光片: 一些特殊光学滤光片需要数百层很厚的膜层来截止强光。这些“厚”膜层有时会显著增加整体厚度,因而可能需要调整标准机械安装座。
  • 镀膜应力: 有时,在非常薄的玻璃上沉积过厚的镀膜,材料产生的物理应力会导致玻璃翘曲或轻微弯曲。这会改变元件的形状,并可能破坏其光学性能。

结论

简短的回答是肯定的:在光学元件上增加一层材料,从数学角度看会增大其尺寸。 但是,由于镀膜厚度以纳米计,其物理变化几乎无法用肉眼察觉,也很少影响基本的机械安装。 除非您正在设计灵敏度极高的精密仪器或非常复杂的光学滤光片,否则通常无须担心镀膜会改变光学元件的尺寸。

 

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