增透膜
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增透膜（英語：Anti-reflective coating，AR）是一種表面光學鍍層，它通過減少光的反射以增加透過率。在複雜的光學系統中，它可以通過減少系統中的散射光來提高對比度，例如望遠鏡，這對天文學十分重要。其他方面，增透膜能減少暗處雙筒望遠鏡的閃光。
很多塗層都包括了折射率不同的透明薄膜結構。薄膜的厚度決定其作用的反射光波長。當光線在增透膜上產生二次反射時，會和原反射光發生干涉，從而減弱反射光。而根據能量守恆，光的能量不變。因此當反射光減少時，透射光便增多。這就是增透膜的原理。一般，選擇增透膜時需確定波長，如紅外線，可見光以及紫外線。
製造工藝
[編輯]塗層材料
[編輯]乙烯基倍半硅氧烷雜化膜 金剛石薄膜
技術
[編輯]應用
[編輯]（視力）校正鏡片
[編輯]配鏡師會在眼鏡上鍍上增透膜，以減少反射，讓配戴者配戴後可以看的較清楚，其產生的炫光也會比較少，這對於夜間開車及在電腦螢幕前工作的人而言格外重要。炫光較少讓配戴者比較不會疲倦。增透膜讓讓較多的光可以通過眼鏡，增加視覺對比也提昇視力。
防反射的鏡片和偏振片不同，偏振片會吸收太陽反射到物體表面（例如沙、水面及路面）的光。「防反射」一詞是指避免鏡片本身造成的光反射，不是避免由其他物體表面反射的太陽光。
許多增透膜還會有其他排斥水及脂肪的塗層，目的是為了方便清洗。防反射塗層特別適合用在高折射率的鏡片。高折射率玻璃的增透膜比較便宜，也比較簡單。
光刻
[編輯]在微電子技術的光刻工藝中， 增透膜可以減少光斑的畸變。不同的增透膜適用不同的 光致抗蝕劑, 另外，也可以減少駐波，薄膜干涉以及鏡面反射[1][2]
類型
[編輯]折射率匹配
[編輯]最簡單的抗反射塗層形式是由瑞利男爵於 1886 年發現的。由於與環境發生化學反應，當時光學玻璃表面會隨著時間而生成髒污 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）。 Rayleigh 測試了一些舊的、稍微髒污的玻璃片，驚訝地發現它們比新的、乾淨的玻璃片穿透更多的光。取代了空氣-玻璃界面，髒污層形成了空氣-髒污層界面與髒污層-玻璃界面。由於髒污層的折射率介於玻璃和空氣之間，因此這兩個界面中的反射量每一個都比空氣-玻璃界面更少。事實上，這兩個反射的總和小於僅是由空氣-玻璃組成的界面反射，這可以從菲涅耳方程計算出來。
一種方法是使用漸變折射率 (graded-index, GRIN) 抗反射塗層，即折射率幾乎連續變化的塗層。有了這些，就可以在寬頻譜和不同入射角範圍內減少反射。
單層膜
[編輯]多層膜
[編輯]吸收
[編輯]蛾眼
[編輯]飛蛾的眼睛有一個異常的特性：它們的表面覆蓋著一層天然奈米結構薄膜 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館），以消除反射。這使飛蛾不但能黑暗中能看得很清楚，並且也不會因為反射而暴露自己的位置給掠食者。該結構由六邊形凸點圖案組成，每個凸點約高 200 奈米，中心間隔為 300 奈米。這種抗反射塗層之所以有效，是因為凸點小於可見光波長，使得空氣-眼睛組織介質對可見光而言具有連續的折射率梯度 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館），進而有效地去除了空氣-透鏡界面反射。人類利用了此效應製造抗反射膜；這是一種仿生學 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）的應用。例如，佳能公司利用蛾眼技術在其次波長結構塗層中顯著減少鏡頭光暈 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）。
這種結構也用於光學元件，例如，由氧化鎢和氧化鐵組成的蛾眼結構可用作光電極，用於分解水以產生氫氣。該結構由數百微米大小的氧化鎢球體組成，上面鍍著數納米的氧化鐵層。
理論
[編輯]反射
[編輯]雷利膜
[編輯]干擾層
[編輯]可以認為使用中間層形成抗反射塗層類似於電信號的阻抗匹配技術。 （在光纖研究中使用了類似的方法，有時使用與折射率匹配的油來暫時消除全內反射，以便光可以耦合進或耦合出光纖。）理論上可以通過擴展來進一步減少反射該過程對幾層材料，逐漸將每一層的折射率混合在空氣的折射率和基材的折射率之間。
然而，實用的抗反射塗層依賴於中間層，不僅因為它直接降低反射係數，而且還利用了薄層的干擾效應。假設精確控制層的厚度，使其恰好是層中光波長的四分之一（λ/4 = λ0/(4n1)，其中 λ0 是真空波長）。然後將該層稱為四分之一波塗層。對於這種類型的塗層，當從第二個界面反射時，垂直入射光束 I 將比從第一個表面反射的光束傳播其自身波長的一半，從而導致相消干涉。對於較厚的塗層（3λ/4、5λ/4 等）也是如此，但是在這種情況下，由於反射率對波長和入射角的依賴性更強，因此抗反射性能更差。
如果兩個光束 R1 和 R2 的強度完全相等，它們將相消干涉並相互抵消，因為它們完全不同相。因此，沒有來自表面的反射，並且光束的所有能量都必須在透射光線 T 中。在計算堆疊層的反射時，可以使用傳遞矩陣方法。
原理
[編輯]許多塗層由透明的薄膜結構組成，具有交替的折射率不同的交替層。 選擇層厚度以在從界面反射的光束中產生相消干涉（destructive interference），並在相應的透射光束中產生相長干涉（constructive interference）。
歷史
[編輯]參見
[編輯]參考
[編輯]- ^ Understanding bottom antireflective coatings （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- ^ Yet, Siew Ing. Investigation of UFO defect on DUV CAR and BARC process 5375. SPIE: 940–948. 2004 [2012-06-25]. doi:10.1117/12.535034. （原始內容存檔於2017-06-02）.