淺談光學薄膜
薄膜技術廣泛應用於民生、科學儀器、航太、軍事各種領域,依其使用性質有多種類別,如薄膜技術(TCO)、阻水阻氣層、類鑽碳膜(Diamond Like Carbon )、光學薄膜…等。
由於薄膜種類繁多,今日單就光學薄膜做簡單的介紹。一般而言,光學薄膜是指在光學元件或獨立基板上,鍍上一或多層介電質膜或金屬膜,或金屬膜與介電質膜交互堆疊組成之膜堆,藉此改變光波傳遞的性質,其主要利用的是光的干涉現象,因此,當光的干涉效應可在膜堆中產生影響,我們就認為這層膜是薄的,反之則為厚的,依其反應出來之光學特性,可簡單分類如下:
- 抗反射膜(Anti-reflection Film)
抗反射膜之效用在於提高穿透率、降低反射率,抗反射膜用途廣泛,如眼鏡、顯示面板、太陽能電池等,若在一光學系統中,將其內部光學元件鍍上抗反射膜,則可降低光學系統中因光束不斷反射透射造成之雜訊,提高系統精度。
- 熱鏡(Heat Mirror)
紅外光是光造成熱的主因,所以可在車窗上加上隔熱膜,反射紅外光波段,達到隔熱的效果,或者在投影機內部光源前外加上熱鏡,避免光源形成之熱燒毀其它元件,均是熱鏡之應用。
- 分光鏡(Beam Spliter)
分光鏡依其造成之光學效果,可分成中性分光鏡、雙色分光鏡、偏振分光鏡,中性分光鏡指得是將一束光,分成兩束光譜成份相當的兩道光;而雙色分光鏡則是將光譜的某部份反射,某部份穿透;若是將光分成S和P偏振光,則稱之為偏振分光鏡。
- 高反射鏡(High Reflection Mirror)
若只取反射光來使用,則此反射面稱之為反射鏡,一般會期望它在廣大的波域都有高的反射值,最簡單之高反射鏡元件的設計,可採用四分之一膜堆堆疊完成,在精密光學設備、投影機元件、掃描器等都常看到其應用。
- 截止濾光片(Cut Filter)
截止濾光片是指在某波段低透射率,而相鄰的另一波段透射率突然變得很高的一種光學元件。
- 帶止濾光片(Notch Filter)
帶止濾光片是指在光譜中使某一小波段低透射率,而前後相鄰波域高透射率的一種光學元件。
- 帶通濾光片(Band Pass Filter)
帶通濾光片是指某波段有高透射率,而其相鄰兩波域透射率甚低的濾光片,若只是寬波域之帶通濾光片,我們可以在基板兩面,分別鍍製長波通及短波通之帶止濾光片組合而成。
今日薄膜科技之應用已不再只限於軍事、航太、天文等領域,而是廣泛且全面的走入所有人的日常生活中,由於科技的進步,光學薄膜製作之品質、良率等問題也日益浮現,為了追求更高品質、高良率、高附加價值的產品,傳統的石英監控與光學監控技術,以經無法滿足所需,開發並應用新式的光學監控技術,已成為迫切且必需的課題。
參考文獻
1. 李正中,2009.07,薄膜光學與鍍膜技術,第六版,臺北縣新店市,藝軒出版社