为什么选择增透膜?

为什么选择增透膜?

Due to Fresnel reflection, as light passes from air through an uncoated glass substrate approximately 4% of the light will be reflected at each interface. This results in a total transmission of only 92% of the incident light, which can be extremely detrimental in many applications（图 1）。过量的反射激光会降低通量，并可能导致激光诱导损伤。增透 (AR) 膜应用于光学表面，以提高系统的通量，并减少反射在系统中向后传播并产生鬼影所造成的危害。AR镀膜对包含多个透射光学元件的系统尤为重要。许多低光系统采用增透膜光学，以便有效地利用光线。

图 1: 菲涅耳反射发生在每个材料界面。每次反射光线到达另外一个界面时，都有一部分会经历额外的菲涅耳反射1

AR 镀膜的设计使相对相移在光束反射在薄膜上、下边界180度之间。两个反射光束之间发生破坏性干涉，它会在两个光束离开表面之前抵消它们（图 2）。光学镀膜的光学厚度必须是 λ/4 的奇数倍数，其中，λ 是设计波长或峰值性能的优化波长，以实现反射光束之间 λ/2波长所需的路径差异。实现该差异后，将导致光束的抵消。利用入射介质 (n0) 和基片 (ns) 的折射率可以找到*抵消反射光束所需的薄膜 (nf) 的折射率。

图 2: 每个镀膜层的折射率和厚度都经过严格的控制，以使每个反射光束之间产生破坏性干涉

V型增透膜是一种 AR 镀膜，其设计目的是增加在特定设计波长 (DWL)下的窄波段的透射率。这种镀膜类型被称为“V 形镀膜”，因为透射与波长之间的曲线形成一个“V”形，小值为DWL。使用单频窄带线宽激光器或窄半峰全宽 (FWHM) 光源时，V形镀膜是获得大透射率的理想材料1。V 形镀膜在DWL下的反射率通常小于 0.25%。但是，镀膜局部的反射曲线近似抛物线形状，在DWL之外的波长下反射率明显较高（图 3）。

 图 3: 使 266nm 处获得大透射率的激光 V 型镀膜示例

表 1 显示了爱特蒙特光学标准激光V形镀膜的反射率和保证激光诱导损伤阈值 (LIDT)。

表 1: 爱特蒙特光学标准激光 V 型镀膜的反射率规格和保证激光诱导损伤阈值 - 可根据要求定制波长

由于反射率随光源波长远离DWL而迅速增加，因此带有V形镀膜的光学元件用于恰好或非常接近镀膜预计DWL的位置。V型镀膜的一个有趣的特征是，其传输曲线的形状为半周期，因此反射率在DWL（例如λ0/2或 λ0/4）的谐波下达到局部低值，不像在DWL下一样能获得反射率。V型镀膜通常只包含两层镀膜。简单的V型镀膜可以包含一个厚度为 λ/4 的层，但可能需要更多层来调整带宽，或者如果具有适当折射率的镀膜材料不可用。多层镀膜也可以补偿不同的入射角，但他们更加复杂，而且往往有更大的带宽。如果 V 型镀膜层的厚度不正确，镀膜的反射率会增加，而且 DWL 会发生变化。爱特蒙特光学的V型镀膜通常能使小反射率显著低于 0.25%，但所有标准V型镀膜在 DWL下的反射率都小于 0.25%。这允许DWL与镀膜公差有细微的变化。

Broadband anti-reflection (BBAR) coatings are designed to improve transmission over a much wider waveband. They are commonly used with broad spectrum light sources and lasers with multiple-harmonic generation. BBAR coatings typically do not achieve transmission values quite as high as V-coats, but are more versatile because of their wider transmission band. 除了应用于包括透镜和窗镜在内的透射光学元件外，AR 镀膜也用于激光晶体和非线性晶体，以减少反射，因为菲涅耳反射发生在空气和晶体交汇处。