真空镀膜和光学镀膜有什么区别

更新：2023年02月10日 08:30 好一点

好一点小编带来了真空镀膜和光学镀膜有什么区别，希望能对大家有所帮助，一起来看看吧！

一、概念的区别

1、真空镀膜是指在高真空的条件下加热金属或非金属材料，使其蒸发并凝结于镀件（金属、半导体或绝缘体）表面而形成薄膜的一种方法。例如，真空镀铝、真空镀铬等。

2、光学镀膜是指在光学零件表面上镀上一层(或多层)金属(或介质)薄膜的工艺过程。在光学零件表面镀膜的目的是为了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。

二、原理的区别

1、真空镀膜是真空应用领域的一个重要方面，它是以真空技术为基础，利用物理或化学方法，并吸收电子束、分子束、离子束、等离子束、射频和磁控等一系列新技术，为科学研究和实际生产提供薄膜制备的一种新工艺。简单地说，在真空中把金属、合金或化合物进行蒸发或溅射，使其在被涂覆的物体（称基板、基片或基体）上凝固并沉积的方法。

2、光的干涉在薄膜光学中广泛应用。光学薄膜技术的普遍方法是借助真空溅射的方式在玻璃基板上涂镀薄膜，一般用来控制基板对入射光束的反射率和透过率，以满足不同的需要。为了消除光学零件表面的反射损失，提高成像质量，涂镀一层或多层透明介质膜，称为增透膜或减反射膜。

随着激光技术的发展，对膜层的反射率和透过率有不同的要求，促进了多层高反射膜和宽带增透膜的发展。为各种应用需要，利用高反射膜*偏振反光膜、彩色分光膜、冷光膜和干涉滤光片等。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。

三、方法和材料的区别

1、真空镀膜的方法材料：

(1)真空蒸镀：将需镀膜的基体清洗后放到镀膜室，抽空后将膜料加热到高温，使蒸气达到约13.3Pa而使蒸气分子飞到基体表面，凝结而成薄膜。

(2)阴极溅射镀：将需镀膜的基体放在阴极对面，把惰性气体(如氩)通入已抽空的室内，保持压强约1.33～13.3Pa，然后将阴极接上2000V的直流电源，便激发辉光放电，带正电的氩离子撞击阴极，使其射出原子，溅射出的原子通过惰性气氛沉积到基体上形成膜。

(3)化学气相沉积：通过热分解所选定的金属化合物或有机化合物，获得沉积薄膜的过程。

(4)离子镀：实质上离子镀系真空蒸镀和阴极溅射镀的有机结合，兼有两者的工艺特点。表6-9列出了各种镀膜方法的优缺点。

2、光学镀膜方法材料

(1)氟化镁：无色四方晶系粉末，纯度高，用其制备光学镀膜可提高透过率，不出崩点。

(2)二氧化硅：无色透明晶体，熔点高，硬度大，化学稳定性好。纯度高，用其制备高质量Si02镀膜，蒸发状态好，不出现崩点。按使用要求分为紫外、红外及可见光用。

(3)氧化锆：白色重质结晶态，具有高的折射率和耐高温性能，化学性质稳定，纯度高，用其制备高质量氧化锆镀膜，不出崩点。

光学镀膜技术和应用始于19 世纪在20世纪的后50年内，光学镀膜技术得到飞速发展。镀膜的方法有很多种，其中一种就是脉冲激光沉积(PLD) 方法，它是利用激光将轰击出来的物质沉淀在不同的衬底上，得到沉淀或者

PLD作为一种新的先进的成膜技术。与其他工艺相比，生长参数独立可调、可精确控易于实现超薄薄膜的生长和多层膜的制备，生长的薄膜结晶性能很好，膜的PLD技术的成膜效率高，能够进行批量生产，这是它的很大的优势，有望在科研和生产中得到广泛的应用。但是由于等离子体存在中的微粒沉积到薄膜上会降低薄膜的质量，采取相应的措施后可以获得改善，但不能完全消除。PLD方法在厚度均匀等方面也比较困难，从而比较难以进一步提高薄膜的质量。

光学镀膜技术可以应用于制备高阈值激光薄膜领域，高功率激光器是当前强激光领域的研究热点，影响激光系统的功率输出最关键的因素是光学薄膜的激光损伤阈值（LIDT）。影响LIDT的主要因素包括: 高低折射率材料的选择和匹配、镀膜工艺过程和薄膜质量。可以说，性能优异的镀膜材料是得到高LIDT激光薄膜的前提。LIDT激光膜常见镀膜材料是二氧化锆和二氧化铪。

二氧化锆在( ～300nm) 到红外( ～1300nm) 对光不吸收，膜层致密牢固，与SiO2 膜层的匹配性好，但氧化锆最大的缺点是镀膜时不易控制，容易产生喷溅。在制备近紫外( 300nm～和红外( 1064nm) 高LIDT 激光薄膜中得到应用。

二氧化铪光学镀膜材料是一种性能优异的高折射率材料，其透射波段范围包括远紫外（200nm）～到红外( 8000nm) ，在此波段范围内，光吸收、散射都极少，其折射率在波长500nm处为2.0。用电子枪蒸发可以得到致密的氧化铪膜层，该膜层硬度高；与石英玻璃、CaF2 薄膜基底具有较强的附着力，化学物理性能稳定、耐腐蚀性好。HfO2光学镀膜材料是一种性能优异的制备具高LIDT 激光膜的材料。但在自然界，Zr 与Hf 伴生，两者的化学性能非常接近，它们之化学性能非常接近，他们之间的深度分离一直是技术难题。在紫外波段，Zr 的存在严重影响薄膜的性能。从光学性能

二氧化锆的透射波段不能到250nm 以下，在250nm以下紫外波段有明显吸收，而且在此波段，二者折射率相差较大( HfO2 的折射率是1. 95，ZrO2的折射率是2. 04)；另外，两SiO2的匹配作用相反，因此氧化锆的存在破坏膜层的性能。从物理化学性能看，HfO2比ZrO2稳定得多。通常情况下，不含稳定剂的纯ZrO2热力学不稳定，在摩擦、受热、压力等条件下容易发生相变，相变的同时伴随体积的变化。因此低ZrO2含量HfO2膜料是制备具有高LIDT的紫外强激光薄膜的关键。

光学薄膜的定义是∶涉及光在传播路径过程中,附着在光学器件表面的厚度薄而均匀的介质膜层,通过分层介质膜层时的反射、透(折)射和偏振等特性,以达到我们想要的在某一或是多个波段范围内的光的全部透过或光的全部反射或偏振分离等各特殊形态的光.

光学薄膜是指在光学元件或独立基板上,制镀上或涂布一层或多层介电质膜或金属膜或这两类膜的组合,以改变光波之传递特性,包括光的透射、反射、吸收、散射、偏振及相位改变.故经由适当设计可以调变不同波段元件表面之穿透率及反射率,亦可以使不同偏振平面的光具有不同的特性.

1．增透膜

如图所示，光线从折射率为n1的介质射向厚度为d、折射率为n2的膜，分别在两层界面处发生反射，反射到折射率为n1介质中的

a、b两束光传播的光程差为δ＝2d。一般增透膜是在空气和玻璃界面上涂上一层透明的晶体膜，所以n1＝1（空气折射率），n2为膜的折射率，n3为玻璃折射率，则光程差为δ＝2d（因为a光束在第一界面，b光束在第二界面处各有一次半波损失，则总的δ’＝0）。通常讨论近轴光线，即i1很小，近似于0°，所以光程差δ＝2n2d。

根据光的干涉原理得：

(k=0,1,2,3,……)，λ为光在空气中的波长。

增透膜是通过选择镀膜的厚度d和介质折射率（n2），使两束反射光的光程差为（2k+1），出现干涉相消，从而减弱反射光的强度，增加透射光的强度。

当k=0时，d=

又因为n2=（v为光波在膜介质中的传播速度），所以光在膜介质中的波长为＝，即得d=。因此中学课本中强调“当薄膜厚度是入射光在薄膜中波长的1/4时，在薄膜的两个面上反射的光……互相抵消，这就大大减少了光的反射损失，增强了投射光的强度。”而这一点却为2001年全国理科综合高考试题16题所忽视，原题中以“λ表示红外线的波长”不如改为“λ表示红外线在该薄膜中的波长”更妥帖。

除了选择薄膜厚度，还应选择折射率。可以证明，膜介质的折射率n2必须是空气折射率n1和玻璃折射率n3的比例中项，即[1]。

例如：透镜玻璃折射率n3=1.50，空气折射率n1=1，则其表面增透膜折射率为n2==，不过目前仍没有找到这样折射率的透明材料，在可用的光学薄膜材料中，氟化镁（mgf2）的折射率最小，为1.38。因此，在工艺中选择这种的材料。如果光波波长为λ＝550nm，则其厚度为：

d=，

则d≈10-7m。

利用氟化镁镀膜可以使光的反射率由4％降至1.8％，当然为了提高透射率，还可以采用多膜增透系统。

2．增反膜

在实际技术应用中，有时镀膜的目的是增加对某一光谱区内的反射光的强度，提高反射率，这样的膜叫做增反膜（和反射膜）。例如氦－氖激光器谐振腔全反射镜就镀有15～19层硫化锌－氟化镁膜系，可使6328埃波长的反射率高达99.6％。

为了提高反射率，需要从薄膜的两个面反射的光波出现干涉相长，即光程差δ＝(2k)，2n2d=(2k)，所以膜厚度为d=k(k=0,1,2,3,……)。

增透膜和增反膜的功能都是改变折射光线和反射光线的能量分配比例，因此控制薄膜的厚度，可以使它对某些光为增透膜，对另一些光为增反膜，例如太阳镜要求对λ1＝550nm的光反射多而对λ2＝500nm的光透射得多，则在玻璃（n3＝1.5）表面所镀氟化镁厚度应满足以下条件：

d=―――――――①

d=――――②

解得：k=5