光學鍍膜的案例
論高功率光學鍍膜的復雜情況
在如今的光學行業中，許多精密光學元件都使用鍍膜，以改善針對特定波長或偏振狀態的透射率或反射率。最常用的鍍膜類型包括增透膜 (AR)、高反射膜（反射鏡）、分光鏡膜和濾光片膜。
隨著技術與行業的發展，許多光學系統都開始依賴高功率 激光光源。雖然標準鍍膜技術可以提供具有成本效益、能輕松復制的精確結果，但是標準鍍膜的耐受力存在限制，尤其是在受到高強度照射時，更是如此。因此，通常需要使用專門的高功率光學鍍膜。高功率光學鍍膜可應用于多種光學元件，例如光學透鏡, 反射鏡, 窗口片, 光學濾光片, 偏振片, 分光鏡和衍射光柵。
高功率光學鍍膜的重要性
光學鍍膜一般會限制高功率激光系統發揮其能力。例如，高功率光學鍍膜最常見故障模式的原因，是鍍膜內或在鍍膜與基底或空氣的接口處存在吸收區域。這些吸收區域通常以嚴重缺陷的形式出現，能夠吸收激光 能量并產生熱量，進而導致局部熔化或產生熱應力因素。由這一機制所引發的故障通常是災難性的。圖 1a – 1d 展示了因流程控制不佳和存在鍍膜缺陷而導致 LIDT 相對較低時產生鍍膜故障的真實影像。
另一方面，非災難性鍍膜故障的示例是等離子體燒毀，這源自鍍膜上 1 - 5μm 的未氧化金屬結節。有趣的是，有些制造商會故意進行等離子體燒毀，以消除這些缺陷結節。
不論損傷屬于哪種類型，鍍膜故障都會為傳輸的波前帶來無法挽回的不良影響。這會對系統性能產生顯著影響，在更換受損的光學元件時也會付出昂貴代價。
展開 不同工藝制備的氟化鎂材料
不同工藝制備的氟化鎂材料對真空鍍膜的影響
MgF2是應用最早的、最常用的、性能優良的光學鍍膜材料。然而，由于其制備工藝過程不同所造成的材料內部組織結構上的差異，最終對真空鍍膜工藝和薄膜光學性能(如折射率)會產生很大的影響
MgF2壓片材料結構較為松散,內部組織中存在大量的氣孔和未脫除的結晶水，冷壓時排出了部分氣孔，但由于沒能從根本上消除氣孔，并有少量結晶水存在，鍍膜過程仍有放氣、噴濺及成膜后折射率偏離現象。
晶體MgF2材料，從材料處理工藝上采用了真空低溫預處理、高溫脫氣等過程，最大限度地排除了產生放氣、噴濺和發生化學反應，從而具備了組織均勻的良好內部特征，是真空鍍膜的優良首選材料。
1995年，愛特斯光學開始氟化鎂真空鍍膜材料的生產，主要生產氟化鎂晶體和氟化鎂壓片，產品質量穩定，熱銷于國內外市場。
展開 Ansys Zemax | 如何使用瓊斯矩陣表面
這些效應包括與入射角相關的電場振幅和相位的變化、兩種介質的材料屬性以及交界處的光學鍍膜帶來的影響。
偏振分析是基于傳統光線追跡的擴展功能，它會考慮光線傳播穿過系統時產生的反射和吸收損耗，（包括光學鍍膜的影響）。
OpticStudio有完善的分析能力可以分析幾乎任意光學膜層及雙折射介質。但是當缺少實際數據支撐時，我們也可以使用一些簡單的模型。例如，OpticStudio支持在沒有實際數據的情況下，使用理想 (IDEAL) 或表格 (TABLE) 類型的鍍膜進行建模。與之類似的是，我們也可以使用瓊斯矩陣，理想的描述偏振器件，例如起偏器等。該方法不需要對偏振器件進行詳細的實際建模，并且這是一個簡單易用的“黑盒”系統，可以有效的模擬一些偏振現象。
瓊斯矩陣
電場的振幅和偏振態可由向量E表示，它包含三個分量 {Ex, Ey, Ez} 且各分量均為復數。光線傳播的方向向量由k表示，它也包含三個分量 {l, m, n}，其中l, m, n為光線在x, y, z方向上的方向余弦。電場向量E必須垂直于方向向量k，因此：
因此可以推斷出：
任意兩種介質的分界面都會對光的偏振產生影響，OpticStudio可以對這些影響進行詳細的模擬，也可以建立理想化的偏振模型來模擬通用的偏振器件。在序列模式下，該模型表示為“瓊斯矩陣”表面；在非序列模式下該模型表示為“瓊斯矩陣”物體?！碍偹咕仃嚒备鶕率矫枋霏偹瓜蛄浚ū硎倦妶觯?其中A, B, C, D均為復數。您可以在透鏡數據編輯器或非序列元件編輯器中分別輸入這些復參數的實部和虛部。
需要特別注意的是，瓊斯矩陣沒有定義Ez分量。這意味著使用瓊斯矩陣表面或物體的前提假設是入射光線需垂直于瓊斯矩陣表面，例如將瓊斯矩陣表面放置在平行光束中。
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這些效應包括與入射角相關的電場振幅和相位的變化、兩種介質的材料屬性以及交界處的光學鍍膜帶來的影響。
偏振分析是基于傳統光線追跡的擴展功能，它會考慮光線傳播穿過系統時產生的反射和吸收損耗，（包括光學鍍膜的影響）。
OpticStudio有完善的分析能力可以分析幾乎任意光學膜層及雙折射介質。但是當缺少實際數據支撐時，我們也可以使用一些簡單的模型。例如，OpticStudio支持在沒有實際數據的情況下，使用理想 (IDEAL) 或表格 (TABLE) 類型的鍍膜進行建模。與之類似的是，我們也可以使用瓊斯矩陣，理想的描述偏振器件，例如起偏器等。該方法不需要對偏振器件進行詳細的實際建模，并且這是一個簡單易用的“黑盒”系統，可以有效的模擬一些偏振現象。
瓊斯矩陣
電場的振幅和偏振態可由向量E表示，它包含三個分量 {Ex, Ey, Ez} 且各分量均為復數。光線傳播的方向向量由k表示，它也包含三個分量 {l, m, n}，其中l, m, n為光線在x, y, z方向上的方向余弦。電場向量E必須垂直于方向向量k，因此：
因此可以推斷出：
任意兩種介質的分界面都會對光的偏振產生影響，OpticStudio可以對這些影響進行詳細的模擬，也可以建立理想化的偏振模型來模擬通用的偏振器件。在序列模式下，該模型表示為“瓊斯矩陣”表面；在非序列模式下該模型表示為“瓊斯矩陣”物體。“瓊斯矩陣”根據下式描述瓊斯向量（表示電場）：
其中A, B, C, D均為復數。您可以在透鏡數據編輯器或非序列元件編輯器中分別輸入這些復參數的實部和虛部。
需要特別注意的是，瓊斯矩陣沒有定義Ez分量。
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HUD抬頭顯示光學解決方案
? Coating film - 擋風玻璃上的光學鍍膜可以進一步減少鬼影或增加投影圖像的對比度，如何選擇/設計最佳的光學鍍膜來實現這一目的？
氧化銦錫鍍膜料-介紹
氧化銦錫鍍膜料-介紹
氧化銦錫 (ITO，或者摻錫氧化銦)是一種銦（III族）氧化物 (In2O3) and 錫（IV族）氧化物 (SnO2)的混合物，通常質量比為90% In2O3，10% SnO2。它在薄膜狀時，為透明無色。
氧化銦錫主要的特性是其電學傳導和光學透明的組合。然而，薄膜沉積中需要作出妥協，因為高濃度電荷載流子將會增加材料的電導率，但會降低它的透明度。
ITO用于各種光學鍍膜，最值得注意的有建筑學中紅外線-反射鍍膜(熱鏡)、汽車、還有鈉蒸汽燈玻璃等。別的應用包括氣體傳感器、抗反射膜、和用于VCSEL激光器的布拉格反射器。
ITO也被用于制作液晶顯示器、平板顯示器、等離子顯示器、觸摸屏、電子紙等應用、有機發光二極管、以及太陽能電池、和抗靜電鍍膜還有EMI屏蔽的透明傳導鍍膜。
展開 鈦酸鑭光學特性-鈦酸鑭光學特性 在薄膜技術領域
鈦酸鑭光學特性
在薄膜技術領域，損耗吸收低、機械性能優良、易于制備，性能穩定的鍍膜材料一直是工藝和設計人員的首選材料。鈦酸鑭(H4)薄膜在此方面顯示出無比優越的性能，研究表明，該薄膜具有良好的工藝穩定性，無論是室溫還是加熱沉積，或者無論蒸鍍過程中充氧多少(甚至不充氧)，蒸發束流高低，其折射率變化均不大，消光系數極小，激光損傷閾值穩定。該材料是由氧化鈦和氧化鑭合成得到的，其化學成分為LaTiO3，光譜透明區為360~7 000 nm，是一種極具發展前途的光學鍍膜材料。
鑒于鈦酸鑭薄膜具有損耗吸收小、易于制備，性能穩定的優良特性，可作為激光薄膜制備的一種優良鍍膜材料，因而具有極大的發展潛力。同時，不同波長的激光輻照處理，會對薄膜的不同性能改善起到意想不到的效果。
愛特斯專業生產鈦酸鑭，主要有燒結顆粒和晶體顆粒，純度可以達到99.99%以上，鈦酸鑭為鈦和鑭的混合物，10年以上的生產經驗，品質穩定，技術過硬，遠銷歐美、日韓、東南亞等國家。
鈦酸鑭在薄膜技術領域，損耗吸收低、機械性能優良、易于制備，性能穩定，光譜透明區為360~7 000 nm
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薄膜光學——理論與實踐
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展開 Ansys Zemax | 探究 OpticStudio 偏振分析功能
如果需要生成一個表面可以改變Ez分量，您可以使用光學鍍膜。
光學表面鍍膜
OpticStudio允許用戶定義實際鍍膜或理想鍍膜并將這些應用在光學系統上。同時OpticStudio的鍍膜數據庫包含了大量常用的膜層數據。雖然鍍膜可以用于多種不同的應用環境，但本文將只關注鍍膜對光線偏振態的影響。
在討論鍍膜的影響之前，我們必須考慮到電場的強度和偏振態是由向量表示的：
其中Ex, Ey, Ez均為復值。電場向量E必須垂直于光線傳播的方向向量。在兩種介質的邊界處，透過率、反射率和電場的相位在P分量和S分量上各不相同。電場的S分量為E在與入射平面垂直的光軸方向上的分量，P分量為E在入射平面上的分量。入射平面包含光線傳播向量和表面在入射點處的法向量。需要注意的是：光線在垂直表面入射時，該定義方式會變得模糊。
因此我們可以看出，P和S偏振態的定義與表面相關。如果在表面上添加了鍍膜，則光線透過的比例會根據系統設置中偏振的參考方式不同而顯著變化。
舉例來說，有限距離內的物點發出的光穿過一個鍍膜的平面，該平面鍍膜只允許P光通過。該物點發出的光線具有初始偏振態Jx=0，Jy=1。當參考軸在X或Y軸中變化時，P光和S光的透過率發生顯著變化。這是因為輸入的偏振態Jx和Jy在表面上分別平行于全局X軸和全局Y軸。
然而當參考于Z軸時，Jx和Jy跟隨全局Z軸旋轉變化，因此偏振態沒有改變。
因此，在使用鍍膜改變光的偏振時，您需要注意輸入光參考軸的定義方式。
如您想進行驗證，您可以使用Ideal2或表格鍍膜(Table Coating)格式文件，對P光和S光自定義透過率的實部和虛部。
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光學表面鍍膜
OpticStudio允許用戶定義實際鍍膜或理想鍍膜并將這些應用在光學系統上。同時OpticStudio的鍍膜數據庫包含了大量常用的膜層數據。雖然鍍膜可以用于多種不同的應用環境，但本文將只關注鍍膜對光線偏振態的影響。
在討論鍍膜的影響之前，我們必須考慮到電場的強度和偏振態是由向量表示的：
其中Ex, Ey, Ez均為復值。電場向量E必須垂直于光線傳播的方向向量。在兩種介質的邊界處，透過率、反射率和電場的相位在P分量和S分量上各不相同。電場的S分量為E在與入射平面垂直的光軸方向上的分量，P分量為E在入射平面上的分量。入射平面包含光線傳播向量和表面在入射點處的法向量。需要注意的是：光線在垂直表面入射時，該定義方式會變得模糊。
因此我們可以看出，P和S偏振態的定義與表面相關。如果在表面上添加了鍍膜，則光線透過的比例會根據系統設置中偏振的參考方式不同而顯著變化。
舉例來說，有限距離內的物點發出的光穿過一個鍍膜的平面，該平面鍍膜只允許P光通過。該物點發出的光線具有初始偏振態Jx=0，Jy=1。當參考軸在X或Y軸中變化時，P光和S光的透過率發生顯著變化。這是因為輸入的偏振態Jx和Jy在表面上分別平行于全局X軸和全局Y軸。
然而當參考于Z軸時，Jx和Jy跟隨全局Z軸旋轉變化，因此偏振態沒有改變。
因此，在使用鍍膜改變光的偏振時，您需要注意輸入光參考軸的定義方式。
如您想進行驗證，您可以使用Ideal2或表格鍍膜(Table Coating)格式文件，對P光和S光自定義透過率的實部和虛部。這些格式的鍍膜數據可以非常有效的模擬理想偏振器。此外，您還可以使用優化操作數CODA針對特定偏振數據對鍍膜進行優化。
展開 車載HUD成像不清晰？OAS 精準優化解難題
通過對擋風玻璃進行光學鍍膜后的模擬仿真，對比鍍膜前后的效果，進一步優化系統，減少雜散光產生，提升成像的清晰度與對比度。
抬頭顯示器的三維追跡圖
抬頭顯示器的探測器結果圖
總結
此案例充分驗證了OAS在解決車載 HUD 技術難題方面的強大功能。從光源設置、反射鏡設計到 LCD 顯示屏的調整以及系統整體的優化分析，OAS 軟件為車載 HUD 的研發提供了全面且精準的解決方案。隨著汽車智能化的持續發展，車載 HUD 技術將不斷革新，OAS 軟件也將在其中發揮更為重要的作用，助力實現更高效、更智能、更安全的駕駛體驗。
第十七屆TFCalc光學薄膜設計軟件培訓（2023年6月7-9日）
地點和時間
開課時間：2023年6月7-9日
開課地點：南京
主辦單位
光研科技南京有限公司(TFCalc軟件亞太地區獨家總代)
南京波長光電科技股份有限公司
OPSS新加坡光學與光子學學會
特邀專家
宋治平先生
高級工程師，江蘇省光學學會鍍膜專業委員會副主任，任茂萊光學副董事長、副總經理、總工程師。從事光學真空鍍膜30余年，具有豐富的設計與實操經驗。
李全民先生
光學工程碩士，高級工程師，南京波長光電科技股份有限公司鍍膜技術總監。25年鍍膜專業設計和工藝經驗，曾設計和制作過光通訊各種濾光片，光學塑膠鏡片常見膜系，高功率激光薄膜，紅外薄膜等，波長范圍含蓋了從紫外到中遠紅外，尤其在激光高損傷閾值膜系和各種紅外膜系方向有豐富的設計和實操經驗。
謝玉春先生
光學工程學士，資深工程師，現任南京波長光電科技股份有限公司智能事業部總經理。研究主要方向是光機自動化與控制、高能激光傳輸以及光學薄膜設計。出版的TFCalc和ZEMAX中文使用手冊成為了光學愛好者學習不可缺少的書籍資料。開發ZEMAX GB Drawer軟件，此軟件已經列入美國ZEMAX公司產品目錄。獲得多項專利，并被評為江寧先進科技工作者。
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展開 PVD鍍膜應用市場不斷擴增，至2025年國內市場規模CAGR 13%
導電膜玻璃及導電薄膜是PVD鍍膜技術在顯示及觸控領域的代表性應用形式，包括Mini/Micro LED在內的LED芯片制程中同樣需要PVD技術的應用，尤其是以AR/VR為代表的新型顯示行業也正在成為PVD鍍膜技術的重要新興市場，高附加值的新興應用領域或將成為PVD鍍膜產業的又一增長點。
PVD鍍膜技術還應用在電磁屏蔽、AR光學鍍膜等方向。目前空間電磁環境日趨復雜化，為滿足光學器件屏蔽電磁波的要求，在PET柔性基底上采用磁控濺射法制備金屬網格電磁屏蔽膜。AR鍍膜玻璃又稱增透射玻璃或減反射玻璃，是利用磁控濺射鍍膜技術在普通的強化玻璃表面鍍上一層減反射膜，有效消減玻璃本身的反射，增強玻璃的透過率。
受益于各新型顯示技術的逐步產業化應用以及5G和IoT驅動下智能家居等市場領域的開拓，顯示面板產業整體出貨面積預計仍將保持上升趨勢，顯示及觸控終端市場出貨面積的正向發展也將帶動上游PVD鍍膜產業市場規模的相應成長。
CINNO Research預測，到2025年中國大陸顯示及觸控領域PVD鍍膜市場規模將保持GAGR 11%的增速。
圖示：2016-2025年中國大陸顯示及觸控領域PVD鍍膜市場規模趨勢預測 來源：CINNO Research
展開 VirtualLab Fusion 2023.2新版本更新內容（二）
光路（Optical Setup） 功能更新
光路視圖-用戶界面的變化
? 在VirtualLab Fusion 2023.2中，光學系統視圖內的可視化已得到改進，以提供有關元件及其位置的更緊湊的布局。
? 有一個高級位置控制設置的新選項，使光路視圖僅在位置不為零時顯示位置控制。
光路工具-組合元件
元件（Components）功能更新
表面復制@透鏡系統元件和光波導元件
? 當我們在設置一個光學系統時，元件的參數設置是一個很重要的步驟。
? 在VirtualLab Fusion2023.2中，我們為透鏡系統元件和光波導元件提供了一個新的工具，可以復制選擇的表面。
? 對于光波導系統，表面布局(surface layout) 也可以被復制 (例如被設置的區域)。
改進了各向同性和各向異性涂層的編輯選項，
? 在 VirtualLab Fusion ，使用一系列的涂層來描述一個光學鍍膜。
? 此外，還區分了各向同性和各向異性涂層。
? 在VirtualLab Fusion2023.2中，用戶可以通過在涂層的編輯對話框中，點擊新添加的'up'或'down'的按鍵改變一個涂層的位置。
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