抗反射(Anti-Reflection)膜也叫做增透膜,可用于提高透过率、增强对比度和消除鬼影。增透膜通常抗物理和环境损伤,因此非常耐用。但如果在设计波长范围之外使用,系统性能反而可能降低。
一、为什么要镀增透膜?
因为界面的折射率突变会导致菲涅尔反射。比如,空气-玻璃界面的菲涅尔反射率约为4%,所以每个透射光学元件将导致约8%的反射损耗。这不仅降低透过率,而且还会在激光应用中损伤元件,或者通过回返光影响激光器的稳定性。透射元件越多,增透膜越关键。
增透膜使两个界面的反射光束之间具有π相位差,从而通过相消干涉使它们互相抵消。这要求λ/2光程差,所以光学厚度应为λ/4的奇数倍。镀膜的折射率应满足:
增透膜的基本原理示意图
二、V膜和宽带膜
V膜因反射率曲线呈V形而得名。它们能在以设计波长(DWL)为中心的极窄范围内提供超低反射率,比如小于0.25%,但在工作波长范围之外的反射率急剧升高。
V膜的一个有趣性质是反射率呈半周期性,也就是反射率会在或处到达局部最小值。V膜通常只有两层,而简单的V膜只有一层。增加层数能调整/增加带宽,解决材料折射率的不匹配问题,或者调整/增大入射角,但多层膜结构更复杂,如果厚度出现偏差就会使反射率提高或DWL偏移。
相比而言,宽带抗反射膜(BBAR)的反射率虽然没有V膜低,但工作波长范围更宽因此更通用。