软镀膜是一种传统的薄膜光学镀膜，其特点是物理性质脆弱且易受环境因素影响。与现代硬镀膜不同，软镀膜通常采用标准热蒸发技术应用于光学元件，且无需离子束压实辅助。由于其物理脆弱性和环境敏感性，带有软镀膜的光学元件通常封装在组件内或夹层于保护玻璃之间。
作用机制
软镀膜通过两种主要机制操纵光线：一种是故意的光学机制，另一种是不可避免的环境机制。
薄膜干涉
从根本上说，软镀膜的原理是薄膜干涉。镀膜由高折射率和低折射率材料交替层组成。当光线穿过这些微观层时，一部分光线会在每个边界处反射。根据层的厚度及其特定的折射率，某些波长的光会发生建设性干涉（反射回来），而其他波长的光会发生破坏性干涉（穿过）。
毛细冷凝
由于其多孔的微观结构，软镀膜会受到第二种物理机制的影响，即毛细冷凝。镀膜中的微观空隙就像海绵一样，从周围空气中吸收水蒸气。当水（折射率约为n = 1.33）取代这些空隙中的空气（折射率为n = 1.0）时，整个层的有效折射率发生变化，从而改变干涉图样并改变光学性能。
结构和组成
软镀膜的独特行为直接与其物理结构和沉积过程中使用的化学材料有关。
微观结构
由于软镀膜是使用标准热蒸发技术制备的，蒸发的原子以非常低的动能到达基板。
- 柱状生长：原子倾向于精确地停留在它们着陆的地方，形成一种微观结构，类似于从玻璃向上生长的柱子或石笋。
- 低填充密度：这种柱状生长在柱子之间留下微观空隙或间隙，这意味着薄膜体积的很大一部分是空隙而不是固体材料。
化学成分
软镀膜使用在相对较低温度下易于蒸发的材料。
- 低折射率材料：冰晶石（氟铝酸钠）因其优异的光学透明度而非常常见，尽管它物理上柔软且具有一定水溶性。氟化镁（MgF2）也经常使用。
- 高折射率材料：硫化锌（ZnS）常与冰晶石搭配使用。它易于蒸发，但缺乏现代金属氧化物的机械硬度。
- 金属层：对于反射镜或中性密度滤光片，软镀膜通常由裸露、未受保护的金属组成，如银、金或铝。
主要特点
传统材料和多孔结构的结合导致了几个独特的运行特性：
- 机械脆弱性：软镀膜的耐磨性极差。它们无法承受使用镜头纸和光学溶剂进行标准“拖曳”清洁方法。物理接触，如擦拭或触摸表面，可能会留下永久性的划痕或刮痕。
- 湿度漂移：由于毛细冷凝，性能不是静态的。随着环境湿度的增加，透射和反射带通常会向更长的波长移动（“红移”）。如果环境变干燥，波带会移回。
- 温度敏感性：由于镀膜材料的热膨胀或收缩，温度变化会导致光谱性能的轻微偏移。
- 高初始光学性能：尽管存在物理缺陷，软镀膜仍可设计成在透射和阻挡光线之间实现非常陡峭的过渡，同时具有高光学密度（OD）阻挡。
- 成本效益：它们通常比硬镀膜更便宜且生产速度更快，因为热蒸发过程相对简单且易于实现。
应用和保护
为了克服其脆弱性和环境不稳定性，软镀膜很少用作“第一表面”光学元件（直接暴露于外部环境的表面）。
相反，它们几乎总是被层压。这意味着将涂层基板刻划、切割并使用光学环氧树脂密封在两片保护玻璃之间。这种层压工艺可防止湿气进入以稳定光谱性能，并防止任何物理接触损坏脆弱的薄膜。
实际案例
1. 传统层压带通滤光片
在现代硬镀膜广泛应用之前，几乎所有用于从宽带光源中分离特定波长的窄带通滤光片都依赖于软镀膜技术。
- 结构：它们由沉积在基板上的精致的硫化锌和冰晶石等标准软材料交替层组成。
- 保护：由于这些多孔层对湿度变化和物理磨损高度敏感，因此不能将其暴露在外。涂层玻璃通过光学环氧树脂夹（层压）在两片保护性外玻璃板之间，边缘气密密封，通常在黑色阳极氧化金属环内。如果您处理的是带有金属环的厚多部件滤光片，您很可能拿着一个层压软镀膜。
2. 裸金属反射镜
当需要在宽光谱范围内（尤其是在红外线中）实现高反射表面时，通常会将金属蒸发到玻璃基板上。
- 结构：将金、银或铝等简单的薄金属层沉积到玻璃上。
- 脆弱性：如果没有在其顶部施加保护性硬质介电“覆盖层”，这些金属层就是真正的软镀膜。例如，裸金反射镜物理上非常脆弱，即使轻轻地用标准光学镜头纸擦拭其表面，也会留下永久性的微观划痕（条纹），从而永久性地降低其性能。