分光膜

分光膜的工作原理基于光的干涉和反射。当入射光照射到分光膜上时，不同波长的光在薄膜上下表面之间形成不同的光程差，导致干涉现象的发生。通过调节薄膜的厚度和组合，可以实现对特定波长光的反射和透射。制备过程中，需要选取合适的材料和工艺。常见的材料有二氧化硅、氧化铝、氧化锌等，这些材料具有不同的折射率，通过调节不同材料的叠层数量和厚度，可以实现对不同波长光的选择性反射和透射。制备过程中可以采用物理气相沉积或者化学气相沉积等方法，通过控制沉积速率和温度等参数，得到具有所需厚度和组合的薄膜。

分光膜在光学领域有着广泛的应用。最常见的应用是在光学滤波器中，用于分离和选择特定波长的光。此外，分光膜还可以用于光学仪器的镜片和镜头，提高光学系统的效率和性能。分光膜还可以应用于光学传感器、激光器、光纤通信等领域。

分光膜

    主要作用是把入射光分为反射光和透射光两部分的一种薄膜元件。分光膜可以用作各类激光器谐振腔（平平腔、共焦腔、共心腔、凹凸腔、半共心腔等）的腔镜，也可以用作激光器外围光路衰减光强的元件等。分光膜可用于高功率激光或大能量激光，也可用于普通的各种工业化激光器。总之在光通讯、激光工业、激光显示、医学设备、勘测设备、精密仪器及半导体等领域都有用到

1）能量分光膜：（普通分光膜）

    按照一定的光强比把光束分成两部分的薄膜，这种薄膜有时仅考虑某一波长，叫做单色分光膜；有时需要考虑一个光谱区域叫做宽带分光膜；用于可见光的宽带分光膜，又叫做中性分光膜。这种膜也常在斜入射下应用，由于偏振的影响，二束光的偏振状态可以相差很多,在有些工作中，可以不考虑这种差别,但在另一些工作中（例如某些干涉仪），则要求两束光都是消偏振的，这就需要设计和制备消偏振膜。

常用指标：

    透射率/反射率：

    50/50±5%T＝（Ts+Tp）/2,  R=（Rs+Rp）/2

    出射光束偏转：0°±3′（T）,90°±5′（R）

    入射光入射角：0°±3°

    入射光偏振态：45°线偏振光，圆偏振光，自然光

    出射光偏振态：部分偏振光

2）偏振分光膜：

   偏振分光膜是利用光斜入射时薄膜的偏振效应制成的。偏振分光膜可以分成棱镜型和平板型两种。棱镜型偏振膜利用布儒斯特角入射时界面的偏振效应；平板型偏振膜主要是利用在斜入射时由电介质反射膜两个偏振分量的反射带带宽的不同而制成的。 

常用指标：

    消光比：Tp/Ts＞500:1         Rs:Rp>95:5

    出射光束偏转：0°±3′（T），90°±5′（R）

    入射光入射角：0°±2°

    入射光偏振态：任意偏振光，自然光，

    出射光偏振态：s偏振光和p偏振光

3）消偏振分光膜：对光能有一定的吸收，但对偏振态很不敏感，适用于可调谐激光

常用指标：

    反射率/透过率：︱Ts- Tp︱<5%         ︱Rs-Rp︱<5%

    出射光束偏转：0°±3′（T），90°±5′（R）

    入射光入射角：0°±2°

    入射光偏振态：偏振光，自然光

    出射光偏振态：与入射光偏振态相同

4）二向色分光膜

    按波长区域把光束分成两部分的薄膜。这种膜可以是一种截止滤光片或带通滤光片，所不同的是，波长分光膜不仅要考虑透过光而且要考虑反射光，二者都要求有一定形状的光谱曲线

    应用于多波段光源、荧光显微镜、生物芯片阅读仪等光学光谱仪器

长波通

短波通

带通膜

镀膜基片

    指在什么材质上镀膜。基底往往是使用环境和用途决定。常见的镀膜基底选择？ 如气体分析保护金多用氟化钙基底，普通反射镜用浮法玻璃，激光腔镜用硅基底，红外滤光片多用硅锗，可见及近红外多是玻璃，无氧铜多是镍和金等。

    氟化钙，氟化钡，氟化镁，蓝宝石，锗，硅，硫化锌，硒化锌，硫系玻璃，N-BK7,熔融石英等

镀膜材料

    附着在基底上的起到透射，反射，分光等作用的材料，可能是光学材料如硫化锌、氟化镁等，也可能是金属，如铝金等。目前成熟大批量光学镀膜材料多是颗粒状或是药片状，也有整块晶体镀膜靶材；金属镀膜材料多是丝及块状；基底，用途，和镀膜指标决定用什么镀膜材料。

光学镀膜概念及原理

    镀膜是用物理或化学的方法在材料表面镀上一层透明的电解质膜，或镀一层金属膜，目的是改变材料表面的反射和透射特性，达到减少或增加光的反射、分束、分色、滤光、偏振等要求。常用的镀膜法有真空镀膜(物理镀膜的一种)和化学镀膜。光学零件表面镀膜后，光在膜层层上多次反射和透射，形成多光束干涉，控制膜层的折射率和厚度，可以得到不同的强度分布，这是干涉镀膜的基本原理。

光学薄膜分类：

    增透膜：硅、锗、硫化锌、硒化锌等基底较多，氟化物较为少见。

    单波长、双波长、宽带

    反射膜：分介质与金属反射膜，金属反射膜一般为镀金加保护层。

    半反射、单波长、双波长、宽带

    硬碳膜 :也叫DLC膜，一般镀在硅、锗、硫系玻璃外表面，做保护/增透作用， 产品另一侧一般要求镀增透膜。 

    分光膜 :有些要求特定入射角情况下，可见光波段反射，红外波段透过，多用于光谱分析中。

    45度分光片、双色分束、偏振分束片&棱镜

    滤光膜：宽带、窄带

    激光晶体膜：YAG/YV04/KTP/LBO/BBO/LIND03

    紫外膜-增透：193/248/266/308/340/355,铝反射180-400nm 

    红外膜：CO210.6UM/YAG2940NM/SI&GE&ZNSE&ZNS

镀膜工序和设备

清洗设备：

    超声波清洗机：指清洗和烘干一体化的，可直接装盘镀膜。同时这个机器必须在洁净空间使用；

光学镜片的超声波清洗技术

    在光学冷加工中，镜片的清洗主要是指镜片抛光后残余抛光液、黏结剂、保护性材料的清洗；镜片磨边后磨边油、玻璃粉的清洗；镜片镀膜前手指印、口水以及各种附着物的清洗。

    传统的清洗方法是利用擦拭材料（纱布、无尘纸）配合化学试剂（汽油、乙醇、丙酮、乙醚）采取浸泡、擦拭等手段进行手工清擦。

这种方法费时费力，清洁度差，显然不适应现代规模化的光学冷加工行业。这迫使人们寻找一种机械化的清洗手段来代替。于是超声波清洗技术逐步进入光学冷加工行业并大显身手，进一步推动了光学冷加工业的发展。

    超声波清洗技术的基本原理，大致可以认为是利用超声场产生的巨大作用力，在洗涤介质的配合下，促使物质发生一系列物理、化学变化以达到清洗目的的方法。

    当高于音波（28～40khz）的高频振动传给清洗介质后，液体介质在高频振动下产生近乎真空的空腔泡，空腔泡在相互间的碰撞、合并、消亡的过程中，可使液体局部瞬间产生几千大气压的压强，如此大的压强使得周围的物质发生一系列物理、化学变化。

工艺流程：

等离子增强化学气相沉积 (PECVD)：

    是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成等离子体，而等离子体化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。因为利用了等离子的活性来促进化学反应，PECVD可以在较低的温度下实现

等离子辅助气相沉积

    目前DLC膜常用制备方法。采用射频技术（RF-PACVD）将通入的气体（丁烷、氩气）离化，在极板自偏压（负）的吸引下，带正电的粒子向基板撞击，沉积在基板表面。