一、光學(xué)薄膜的定義
由薄的分層介質(zhì)構(gòu)成的，通過界面?zhèn)鞑ス馐活惞鈱W(xué)介質(zhì)材料，光學(xué)薄膜已經(jīng)廣泛用于光學(xué)和光電子技術(shù)領(lǐng)域，制造各種光學(xué)儀器。
光學(xué)薄膜的定義是：涉及光在傳播路徑過程中，附著在光學(xué)器件表面的厚度薄而均勻的介質(zhì)膜層，通過分層介質(zhì)膜層時(shí)的反射、透（折）射和偏振等特性，以達(dá)到我們想要的在某一或是多個(gè)波段范圍內(nèi)的光的全部透過或光的全部反射或偏振分離等各特殊形態(tài)的光。
平時(shí)戴的眼鏡、數(shù)碼相機(jī)、各式家電用品，或者是鈔票上的防偽技術(shù)，皆能被稱之為光學(xué)薄膜技術(shù)應(yīng)用之延伸。倘若沒有光學(xué)薄膜技術(shù)作為發(fā)展基礎(chǔ)，近代光電、通訊或是鐳射技術(shù)將無法有所進(jìn)展，這也顯示出光學(xué)薄膜技術(shù)研究發(fā)展的重要性。
光學(xué)薄膜系指在光學(xué)元件或獨(dú)立基板上，制鍍上或涂布一層或多層介電質(zhì)膜或金屬膜或這兩類膜的組合，以改變光波之傳遞特性，包括光的透射、反射、吸收、散射、偏振及相位改變。故經(jīng)由適當(dāng)設(shè)計(jì)可以調(diào)變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。
一般來說，光學(xué)薄膜的生產(chǎn)方式主要分為干法和濕法的生產(chǎn)工藝。所謂的干式就是沒有液體出現(xiàn)在整個(gè)加工過程中，例如真空蒸鍍是在一真空環(huán)境中，以電能加熱固體原物料，經(jīng)升華成氣體后附著在一個(gè)固體基材的表面上，完成涂布加工。日常生活中所看到裝飾用的金色、銀色或具金屬質(zhì)感的包裝膜，就是以干式涂布方式制造的產(chǎn)品。但是在實(shí)際量產(chǎn)的考慮下，干式涂布運(yùn)用的范圍小于濕式涂布。濕式涂布一般的做法是把具有各種功能的成分混合成液態(tài)涂料，以不同的加工方式涂布在基材上，然后使液態(tài)涂料干燥固化做成產(chǎn)品。
二、薄膜干涉原理
1.光的波動性
19世紀(jì)60年代，美國物理學(xué)家麥克斯韋發(fā)展了電磁理論，指出光是一種電磁波，使波動說發(fā)展到了相當(dāng)完美的地步。
由于各種頻率的電磁波在真空中的傳播速度相等，所以頻率不同的電磁波，它們的波長也就不同。頻率高的波長短，頻率低的波長長。?射線等的波長（或頻率）的大小，把它們依次排成一個(gè)譜，這個(gè)譜叫電磁波譜。
在電磁波譜中，波長最長的是無線電波，無線電波又因波長的不同而分為長波、中波、短波、超短波和微波等。其次是紅外線、可見光和紫外線，這三部分合稱光輻射。在所有的電磁波中，只有可見光可以被人眼所看到?？梢姽獾牟ㄩL約在0.76微米到0.40微米之間，僅占電磁波譜中很小的一部分。再次是X?射線。波長最短的電磁波是y射線。
光既然是一種電磁波，所以在傳播過程中，應(yīng)該變現(xiàn)出所具有的特征-----干涉、衍射、偏振等現(xiàn)象。
2.薄膜干涉
薄膜可以是透明固體、液體或由兩塊玻璃所夾的氣體薄層。入射光經(jīng)薄膜上表面反射后得第一束光，折射光經(jīng)薄膜下表面反射，又經(jīng)上表面折射后得第二束光，這兩束光在薄膜的同側(cè)，由同一入射振動分出，是相干光，屬分振幅干涉。
若光源為擴(kuò)展光源（面光源），則只能在兩相干光束的特定重疊區(qū)才能觀察到干涉，故屬定域干涉。對兩表面互相平行的平面薄膜，干涉條紋定域在無窮遠(yuǎn)，通常借助于會聚透鏡在其像方焦面內(nèi)觀察;對楔形薄膜，干涉條紋定域在薄膜附近。
光是由光源中原子或分子的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生變化輻射出來的，每個(gè)原子或分子每一次發(fā)出的光波，只有短短的一列，持續(xù)時(shí)間約為10億秒對于兩個(gè)獨(dú)立的光源來說，產(chǎn)生干涉的三個(gè)條件，特別市相位相同或相位差恒定不變這個(gè)條件，很不容易滿足，所以兩個(gè)獨(dú)立的一般光源是不能構(gòu)成相干光源的。不僅如此，即使是同一個(gè)光源上不同部分發(fā)出的光，由于它們是不同的原子或分子所發(fā)出的，一般也不會干涉。
3.光學(xué)薄膜特點(diǎn)分類
主要的光學(xué)薄膜器件包括反射膜、減反射膜、偏振膜、干涉濾光片和分光鏡等等，例如采用減反射膜后可使復(fù)雜的光學(xué)鏡頭的光通量損失成十倍的減?。徊捎酶叻瓷淠け鹊姆瓷溏R可使激光器的輸出功率成倍提高；利用光學(xué)薄膜可提高硅電池的效率和穩(wěn)定性。
光學(xué)薄膜根據(jù)其用途分類、特性與應(yīng)用可分為：反射膜、增透膜/減反射膜、濾光片、偏光片/偏光膜、補(bǔ)償膜/相位差板、配向膜、擴(kuò)散膜/片、增亮膜/棱鏡片/聚光片、遮光膜/黑白膠等。相關(guān)衍生的種類有光學(xué)級保護(hù)膜、窗膜等。
光學(xué)薄膜的特點(diǎn)是：表面光滑，膜層之間的界面呈幾何分割；膜層的折射率在界面上可以發(fā)生躍變，但在膜層內(nèi)是連續(xù)的；可以是透明介質(zhì)，也可以是吸收介質(zhì)；可以是法向均勻的，也可以是法向不均勻的。實(shí)際應(yīng)用的薄膜要比理想薄膜復(fù)雜得多。這是因?yàn)椋褐苽鋾r(shí)，薄膜的光學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)偏離大塊材料，起表面和界面是粗糙的，從而導(dǎo)致光束的漫反射；膜層之間的相互滲透形成擴(kuò)散界面；由于膜層的生長、結(jié)構(gòu)、應(yīng)力等原因，形成了薄膜的各種向異性；膜層具有復(fù)雜的時(shí)間效應(yīng)。
反射膜一般可分為兩類，一類是金屬反射膜，一類是全電介質(zhì)反射膜。此外，還有將兩者結(jié)合的金屬電介質(zhì)反射膜，功能是增加光學(xué)表面的反射率。
