光學(xué)薄膜是指在光學(xué)元件上或獨(dú)立基板上鍍上一層或多層電介質(zhì)膜或金屬膜或電介質(zhì)膜與金屬膜組成之膜堆來(lái)改變光波傳輸?shù)奶匦裕⒂纱嗽O(shè)計(jì)出不同波長(zhǎng)、不同性能、適應(yīng)不同要求的光學(xué)薄膜元件。隨著一些光學(xué)性能可調(diào)控的主動(dòng)薄膜材料被引入到薄膜和應(yīng)用中，光學(xué)薄膜也突破了傳統(tǒng)的限制，發(fā)展為一種既能實(shí)現(xiàn)一般被動(dòng)傳輸功能，又可實(shí)現(xiàn)對(duì)光束主動(dòng)調(diào)控和轉(zhuǎn)換的功能性光學(xué)元件。光學(xué)薄膜的性能要求與具體應(yīng)用密切相關(guān)。不同領(lǐng)域、不同系統(tǒng)以及不同的應(yīng)用環(huán)境會(huì)對(duì)光學(xué)薄膜的性能提出不同的要求，并由此產(chǎn)生了一系列新的應(yīng)用，包括：
圖1. (a)帶通濾光片示意圖 (b) 帶通濾光片元件典型曲線
帶通干涉濾光片（圖1.a）選擇性地透射范圍狹窄的波長(zhǎng)，同時(shí)阻斷其他特定的波長(zhǎng)，廣泛應(yīng)用于各種儀器，包括臨床化學(xué)、環(huán)境實(shí)驗(yàn)、色彩學(xué)、元件和激光譜線分離、火焰光度法、熒光和免疫測(cè)定等。同時(shí)，還可使用干涉濾光片從弧形燈或氣體放電燈散譜線中選擇離散譜線（包括Hg、Xe、Cd和其他），以及從Ar、Kr、Nd:YAG及其他激光中隔離特定光譜線。
如圖1.b所示濾光片制備上我們以熔融石英、K9為基底，表面質(zhì)量可做到60-40，通光孔徑大于90%，可提供從紫外到近紅外波長(zhǎng)范圍（200nm～2500nm）的各種帶寬（10nm～80nm）的帶通濾光片，截止深度可大于OD4。其他波長(zhǎng)、材料、尺寸及特性要求可以按照客戶需求定制。
圖2. (a)長(zhǎng)通濾光片典型曲線 (b)短波通濾光片典型曲線
要求某一波長(zhǎng)范圍的光束高透射，而偏離這一波長(zhǎng)的光束驟然變化為高反射(或稱抑制)的干涉截止濾光片有著廣泛的應(yīng)用。我們把抑制短波區(qū)、透射長(zhǎng)波區(qū)的濾光片稱為長(zhǎng)波通濾光片。相反，抑制長(zhǎng)波區(qū)、透射短波區(qū)的截止濾光片就稱為短波通濾光片。干涉截止濾光片廣泛應(yīng)用于熒光顯微鏡，光譜學(xué)，臨床化學(xué)和成像系統(tǒng)中，用來(lái)隔離光譜。
濾光片制備上我們以熔融石英、K9玻璃為基底，表面質(zhì)量可做到60-40 ，在保障平均透射率大于90%的前提下，截止深度可大于OD4，其測(cè)試的典型曲線如圖2所示，其他波長(zhǎng)、材料、尺寸及特性要求可以按照客戶需求定制。
此外，在我們?cè)O(shè)計(jì)的產(chǎn)品中，SWIR長(zhǎng)波通濾光片，設(shè)計(jì)以讓近紅外（SWIR）通過(guò)，同時(shí)阻斷可見(jiàn)光， SWIR長(zhǎng)波通濾光片適用于改善各種機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用中使用的InGaAs相機(jī)的影像質(zhì)量。這些長(zhǎng)波邊緣通濾光片以多種尺寸和起始波長(zhǎng)提供。SWIR長(zhǎng)波通濾光片也可延伸作為冷反射鏡使用，以消除熱量累積造成的損傷和不利作用。
3.彩色濾光片薄膜
彩色成像濾光片經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)與制造以滿足要求嚴(yán)格的機(jī)器視覺(jué)和成像應(yīng)用。為了有效的讓RGB三色波長(zhǎng)透過(guò)，可采用圖3.b中的RGB成像濾光片讓紅綠藍(lán)三種波長(zhǎng)顏色的光高度透過(guò)，截止特定的UV、可見(jiàn)光或IR波長(zhǎng)。相較于傳統(tǒng)濾光片，這幾款硬鍍膜濾光片可提供高截止能力(OD ≥3.0)以截止多余的光線，提供較大的入射角范圍(0°±5°或45°±5°)，平均透過(guò)率大于94%，同時(shí)也提供較高的耐久性以實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)的工作壽命。極高且平坦的透射輪廓可實(shí)現(xiàn)熱門的LED，實(shí)現(xiàn)均勻照明。此外，這些濾光片可用于改善圖像對(duì)比度，同時(shí)也可隔離光譜區(qū)域和顏色。波長(zhǎng)、材料、尺寸及特性要求可以按照客戶需求定制。
訊技RGB成像濾光片典型曲線
4.安防用帶通濾光片
圖4. 安防紅外濾光片典型曲線
紅外濾光片指紅外攝影用的深紅色濾光片。紅外濾光片主要應(yīng)用于安防監(jiān)控領(lǐng)域、紅外氣體分析儀、夜視產(chǎn)品、紅外探測(cè)器、紅外接收機(jī)、紅外感應(yīng)、紅外通訊產(chǎn)品。彩色監(jiān)控?cái)z像頭CCD會(huì)感應(yīng)紅外線，會(huì)導(dǎo)致D.S.P無(wú)法算出正確顏色，因此須加一片濾光片，把光線中紅外線部分隔開(kāi)。
圖4中我們?cè)O(shè)計(jì)的安防紅外濾光片，選用K9玻璃，中心波長(zhǎng)處的透過(guò)率大于85%，截止深度優(yōu)于OD4。安裝在CMOS或CCD前，可大幅度提高信號(hào)信噪比，可廣泛用于紅外檢測(cè)儀、激光夜視儀及夜視攝像機(jī)中。
5.二向色性濾光片
圖5. (a) 二向色性長(zhǎng)波通濾光片典型曲線 (b) 二向色性長(zhǎng)波通濾光片典型曲線
二向色濾光片，利用光波干涉原理制成的一種濾光片�？墒箍梢�(jiàn)光譜中任意波長(zhǎng)范圍很狹的單色光,得到選擇性透射。光譜中不能透過(guò)的部分被反射而不是被吸收。二向色濾光片（有些場(chǎng)合稱為二向色分光片或二向色反射鏡）的透射范圍和反射范圍寬，過(guò)渡地帶轉(zhuǎn)換陡峭，適用于熒光成像或光譜分類等方面，是高透射濾光片的一個(gè)很好的補(bǔ)充物品。
◇ 適用于熒光成像或多光譜成像
◇ 從反射波段到透射波段的轉(zhuǎn)換非常銳利
◇ 反射波段和透射波段都有擴(kuò)展
如圖5.b所示，基底材料為熔融石英，二向色性長(zhǎng)波通濾光片的入射角為45°，截止的光線將在90°的角度被反射回去，透射率在625-1600nm范圍內(nèi)平均偏振大于>85%；反射率在460-570nm平均偏振大于97%。其他波長(zhǎng)、材料、尺寸及特性要求可以按照客戶需求定制。這一特性使濾光片非常適用于熒光應(yīng)用或用作光譜分光鏡，偏振相關(guān)損耗小、光譜范圍大，且由精密熔融石英基片制作而成，且任何尺寸可根據(jù)客戶需求定制。
6.冷反射鏡
冷反射鏡在傳輸高能光束時(shí)將吸收一定的能量，這部分能量轉(zhuǎn)化為熱能，由于反射鏡材料的熱膨脹、局部熱應(yīng)力以及反射鏡固定時(shí)的機(jī)械應(yīng)力等原因，從而使鏡面產(chǎn)生形
變，影響光束的傳輸質(zhì)量，嚴(yán)重的甚至使反射鏡炸裂，使系統(tǒng)不能有效地進(jìn)行工作。鑒于此，高能光束系統(tǒng)中使用的反射鏡，要求其工作時(shí)表面形變應(yīng)在許可的范圍以內(nèi)。機(jī)械應(yīng)力產(chǎn)生的形變可以通過(guò)反射鏡固定方式優(yōu)化處理，從而將其控制在允許范圍以內(nèi)，
圖6. 以0°和45°入射的高性能冷反射鏡多層介電膜典型曲線圖
局部熱應(yīng)力產(chǎn)生的形變遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于熱膨脹的形變。
如圖6所示，我們使用熔融石英和K9玻璃為基底、以0°或 45°入射的多層介電膜，平均反射率超過(guò)95%（波長(zhǎng)范圍介于400 - 690nm），平均透射率超過(guò)90%（波長(zhǎng)介于700 - 1150nm），表面質(zhì)量可做到40-20，設(shè)計(jì)用于因熱量聚集而造成損壞或反效果的任何應(yīng)用。
7.熱鏡
圖7. 以0°和45°入射的高性能熱反射鏡多層介電膜典型曲線圖
太陽(yáng)光照射到地球之光譜涵蓋了紫外光（UV）、可見(jiàn)光（VIS）及紅外光（IR）。而最強(qiáng)位置約在500nm,其中只有可見(jiàn)光（400nm-700nm）對(duì)照明有用。因此在許多場(chǎng)合我們只希望可見(jiàn)光進(jìn)來(lái)而把紅外光濾掉。例如阻隔紅外光可以把輻射熱阻隔掉，因此屋內(nèi)和汽車內(nèi)夏天不熱，冬天不冷。
熱鏡/紅外截止濾光片是利用精密光學(xué)鍍膜技術(shù)在光學(xué)基片上交替鍍上高低折射率的光學(xué)膜，實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)光區(qū)（400-690nm）高透，近紅外（750－1000nm）截止的光學(xué)濾光片，主要應(yīng)用于可拍照手機(jī)攝像頭、電腦內(nèi)置攝像頭、汽車攝像頭等數(shù)碼成像領(lǐng)域，用于消除紅外光線對(duì)CCD/CMOS成像的影響。紅外光抑制是圖像傳感器必需的功能之一，這是因?yàn)镃CD、CMOS對(duì)光的感應(yīng)和人眼不同，人眼只能看到380-780nm的可見(jiàn)光，而CCD、CMOS則可以感應(yīng)紅外光和紫外光，尤其對(duì)紅外光十分敏感，所以必須要將紅外光加以抑制，并保持可見(jiàn)光的高透過(guò)，使CCD/COMS對(duì)光的感應(yīng)接近于人的眼睛，從而使拍攝的圖像也符合眼睛的感應(yīng)。
采用圖7所示制作出的熱鏡，采用多層電介質(zhì)膜結(jié)構(gòu)，光學(xué)特性中可見(jiàn)光波段（400-690nm）平均透射率超過(guò)95%；紅外波段（750 - 1200 nm）平均反射率超過(guò)90%，非常適合于防止不必要的熱量到達(dá)您裝置的敏感地區(qū)。在需要考慮熱量累積的應(yīng)用中如建筑窗玻璃、汽車窗玻璃，0°或45°入射角的熱鏡通過(guò)將紅外光沿著入射光路反射回或者以90°反射來(lái)提供保護(hù)。
|
