所镀介质膜的典型物理厚度是多少?

|K WONG

介质镀层的物理厚度在很大程度上取决于其具体光学功能、设计用于控制的波长以及膜系中所需的单层数量。不过,其总厚度通常处于微观尺度范围。

总膜层厚度

对于大多数标准光学元件,所镀介质膜的总厚度通常介于0.1 微米和 50 微米之间。

  • 增透(AR)膜: 这类膜通常很薄,往往仅由几层膜构成,用于减少表面反射。其总厚度通常约为 0.1 to 0.5 微米。
  • 高反射镜: 这类反射镜需要更多交替膜层才能实现最大反射率,总厚度通常在 1 to 5 微米范围内。
  • 复杂带通滤光片: 为实现精确的波长隔离、窄透射带和陡峭的截止边沿,这类滤光片需要非常复杂的膜系,其中包含数十层到一百多层交替膜层。其物理总厚度通常为5微米至30微米,用于长波红外应用时可能更厚。

单层厚度

介质膜由折射率高低交替的材料(如五氧化二钽和二氧化硅)以极薄层堆叠而成。每个微观膜层的厚度均由目标光波长严格决定。

  • 四分之一波长光学厚度: 大多数单层膜均沉积为恰好等于目标设计波长四分之一的光学厚度(通常写作 λ/4)。
  • 物理厚度与光学厚度:由于光在膜层材料中的传播速度比在真空中慢,因此单层膜的实际物理厚度等于四分之一波长除以材料的折射率。
  • 实际示例:如果设计一个膜层与 500 nm 可见光相互作用,并且材料的折射率为 2.0,则这个单一沉积膜层的物理厚度将恰好为 62.5 nm。

由于这些单层的厚度与波长直接相关,因此针对紫外(UV)光设计的多层滤光片,在相同层数下会明显薄于针对中红外(IR)光设计的滤光片。

 

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