
本书系统地介绍薄膜光学的基本理论和器件设计的基本方法,适当地介绍一些新设计方法、新器件设计、新工艺技术。 全书共7章,主要内容包括:薄膜光学基础,器件设计方法,薄膜制造基本方法,高质量光学薄膜器件的工艺方法,光学薄膜材料,光学薄膜特性测试,功能薄膜及其应用。 读者对象:本书可作为高等学校光学工程等专业教材,光学薄膜技术领域科技人员的参考书。
再 版 说 明 本书第1版自2005年出版至今,被不少高等学校光学、光电类有关专业选做教材,教学使用效果良好。承蒙广大读者的关心和厚爱,期间不断收到一些读者的来信,对本书提出了很多建设性的意见和建议。例如,不少读者来信寻求原书之外的技术资料,希望书中的工艺技术能够扩展到光学薄膜之外的广泛领域。同时,这几年的教学、科研实践,也使本书作者深刻体会到光学薄膜技术行业的从业者们所遇到的问题面在扩大、难度在加深。诸如偏振像差校正用相位膜、太阳能膜层、光学超硬膜的需求,已经越来越多地出现在薄膜工作者的面前。 据此,这次的第2版新增了一些薄膜新技术和新应用方面的内容:第2章中增加了显示器用防眩光减反射膜;第3章中增加了等离子体增强化学气相沉积技术;新增了第6章光学薄膜特性测试与分析和第7章功能薄膜及其应用。结合教学需要,每章都配置了一些思考练习题,仅供教学参考使用。 第6章,首先概述了最新光学零件镀膜国家标准(JB/T 8226-1999)(限于篇幅,详细的标准可登录电子工业出版社的华信教育资源网www.hxedu.com.cn,免费下载),并在随后用较大篇幅介绍了国标要求检测的薄膜特性的检测方法。在这些方法中,既有常用的方法,也有近几年发展的最新高精度测量方法。 第7章集中介绍了在近几年应用面迅速扩大的透明导电膜、太阳能薄膜和超硬薄膜。这三类薄膜的发展,对光学薄膜行业的影响意义深远,无论是对光学薄膜性能的提升,还是对光学薄膜行业的发展壮大,其影响都是积极和振奋人心的。 纵观这次再版后的全书内容,既能继续为初学者提供入门学习所需的基本理论和常见器件的设计、制造方法,又能为从事薄膜技术工作的技术人员提供常用基础技术资料。作为本科生教材,建议参考学时应不少于32学时,最好是40学时。 这次再版,由卢进军、刘卫国、潘永强共同完成。 在本书的第一和第二版出版过程中,西安工业大学教务处、教材科、光电工程学院都给予了极大地帮助,在此表示衷心感谢。 衷心希望本书能够继续得到广大读者的关心,读者的意见和建议是我们不断进步的动力和营养之源。 欢迎致信ljjlkh@126.com。关于本书的其他补充资料(包括电子课件)可以登录www.hxedu.com.cn,免费下载 编著者 前言 伴随着20世纪末、21世纪初光电子技术的雪崩式发展,光学薄膜器件的应用向着性能要求和技术难度更高、应用范围和知识领域更广、器件种类和需求数量更多的方向迅速发展。适应发展需要,扩展知识范围,增加知识深度,拓宽学生视野,提升学生能力,是召唤编写本书的直接原因。 近十余年来,随着我国加入WTO,光学制造业的加工内容已经跟随着光电产品的发展产生了质和量的同时飞跃,中国作为全球最大的光学加工厂的现实,使得每一家企业每一位技术工作者,都感觉到新技术新应用对自己的挑战、压力和机遇,感觉到学习新技术、加深理论学习的必要性和紧迫性。伴随着光学拾讯头、数码相机摄像机、背投电视、以及光纤通信的迅速发展,一些十余年前并不多用的光学薄膜器件种类出现了惊人的应用需求,偏振分束膜、消偏振分束膜、超窄带滤光片、超宽带截止滤光片、偏振像差校正用相位膜等一系列复杂膜系的性能要求越来越高。与此同时,薄膜制造技术也出现了相应的发展,离子辅助、高精度膜厚监控、低温深冷、溅射、脉冲离子镀已经或正在成为高质量光学薄膜器件制造中必不可少的技术。 器件种类在增加,设计方法在发展,制造技术在进步,及时推广这些发展和进步的成果给在校大学生、研究生,是光学薄膜技术教材的历史重任。 有关光学薄膜器件设计和制造,国内已经有浙江大学的唐晋发教授、顾培夫教授,北京理工大学的林永昌教授、卢维强教授,西安工业学院的严一心教授和南京理工大学的林鸿海教授,先后出版过非常优秀的教材。本书是在继承以上几位教授著作的精华的基础上,增添了一些新应用和新技术的内容编写而成。 本教材的内容主要有三部分:第一部分是光学薄膜器件的设计方法和应用实例,其中列举了最新的实用器件,加重了对截止滤光片、消偏振器件和超窄带滤光片的介绍,还介绍了太阳能膜层、超硬膜层;第二部分是光学薄膜器件的制造方法,结合新技术的发展,加重了对于提高膜层聚集密度的工艺途径和新技术介绍,简明总结了光学薄膜器件从设计到制造的基本工作程序和工作内容;第三部分是薄膜材料和薄膜特性检测,除了介绍材料的光学特性之外,还增添了一些膜层光学、机械特性与微观结构,微观结构与成膜工艺条件之间关系的分析,力图使读者在选择使用薄膜材料时,对于其膜层特性有更深层次的认识,对把握器件性能有更加可靠的分析和判断。 总之,作者的初衷是在介绍光学薄膜器件的基本设计方法的基础上,想尽可能将最新的应用、最新的技术、最新的材料介绍给读者,期盼本书成为有志致力于光学薄膜器件工作的读者的益友。 由于作者自身的水平有限,时间也甚为仓促,错误和不足敬请读者直言批评。 编著者
目录 第1章薄膜光学特性计算基础 11引言 12单一界面的反射率和透射率 13单层介质膜的反射率 131单层介质膜与基底组合的等效光学导纳 132单层介质膜的光学特性 14多层介质膜的反射率和透射率 15金属薄膜的光学特性 16光学零件的反射率和透射率 思考题与习题 第2章介质膜系及其应用 21减反射膜 211单层减反射膜 212双层减反射膜 213多层减反射膜 214高折射率基底的减反射膜 215含吸收层的防眩光减反射膜 22高反射膜 221周期性多层膜堆的反射率 22 2(LH)S周期性多层膜堆的高反射带 223高反射带的展宽 224倾斜入射时的高反射带 225金属反射膜 23中性分束膜 231介质中性分光镜 232偏振中性分束棱镜 233金属中性分光镜 24截止滤光片 241多层膜堆的通带透射率 242通带波纹的压缩 243通带的展宽和压缩 244截止波长和截止带中心的透射率 245截止滤光片倾斜使用时的偏振效应 246截止滤光片的应用 25带通滤光片 251法布里-珀罗滤光片特性 252全介质法布里-珀罗滤光片 253诱导透射滤光片 254法布里-珀罗滤光片的最新应用 255宽带通滤光片 26偏振分束膜 261胶合棱镜介质偏振分光膜 262平板介质偏振分光镜 263金属栅偏振分光镜 27消偏振膜系 271单波长消偏振 272受抑全反射宽波段消偏振分光镜 273金属-介质组合膜堆宽波段消偏振 274消偏振截止滤光片 275VCD/DVD兼容机中的双波长消偏振分光镜 思考题与习题 第3章薄膜制造技术 31光学真空镀膜机 32真空与物理气相沉积 33真空获得与检测 331真空泵 332低温冷凝泵 333PVD使用的高真空系统 334真空度的检测 34热蒸发 35溅射 351辉光放电溅射 352磁控溅射 353离子束溅射 354离子、靶材与溅射率 36离子镀 37离子辅助镀 38等离子体增强化学气相沉积 381PECVD过程的动力学 382PECVD装置 思考题与习题 第4章光学薄膜制造工艺 41光学薄膜器件的质量要素 42影响膜层质量的工艺要素 421影响薄膜器件质量的工艺要素及作用机理 422提高膜层机械强度的工艺途径 423控制膜层折射率的主要工艺途径 424获得致密膜层的方法 43获得精确厚度的方法 431目视法 432极值法 433光电定值法 434任意膜厚的单波长监控 435石英晶振法 436宽光谱膜厚监控 44获得均匀膜层的方法 441影响膜层厚度均匀性的因素 442获得均匀厚度膜层的途径 思考题与习题 第5章薄膜材料及其性质 51薄膜的微观结构与性质 511薄膜结构的材料学基础 512薄膜的光学性质 513薄膜的力学性质 52常用光学薄膜材料 521金属薄膜 522介质薄膜 523特珠材料 思考题与习题 第6章光学薄膜特性测试与分析 61光学薄膜特性的检测标准 611国标(JB/T 6179-92)中规定的光学零件镀膜的分类、符号及标注 612国标(JB/T 8226—1999)中规定的光学零件镀膜检测项目 613国标(JB/T 8226—1999)中规定的光学零件镀膜试验方法 614国标(JB/T 8226—1999)中规定的光学零件镀膜检验规则 62薄膜透射率、反射率的测量 621光谱仪的基本原理 622薄膜透射率的测量 623薄膜反射率的测量 63薄膜光学常数和厚度的测量 631光度法确定薄膜的光学常数 632椭圆偏振法确定薄膜的光学常数 633薄膜厚度的测量 64薄膜吸收和散射的测量 641薄膜吸收损耗的测量 642薄膜散射损耗的测量 65薄膜激光损伤阈值的测量 651薄膜激光损伤的机理分析 652薄膜激光损伤阈值的测量标准及方法 653薄膜抗激光损伤阈值测量中应注意的几个问题 66薄膜非光学特性的检测 661薄膜附着力的测量 662薄膜应力的测量 663薄膜的环境试验 664薄膜结构和化学成分检测 思考题与习题 第7章功能薄膜及其应用 71透明导电薄膜 711透明导电薄膜的分类 712透明导电薄膜的基本特性 713透明导电氧化物薄膜的制备 714透明导电氧化物薄膜的特性测试 715透明导电氧化物薄膜的应用 72太阳能薄膜 721太阳能光热转换薄膜 722太阳能光电转换薄膜 73超硬薄膜材料 731金刚石薄膜 732类金刚石(DLC)薄膜 733立方氮化硼薄膜 734CNx薄膜 735其他硬质薄膜 思考题与习题 附录A常见薄膜材料参数 参考文献
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