二、光增透劑

光學(xué)儀器中，光學(xué)元件表面的反射，不僅影響光學(xué)元件的通光能量;而且這些反射光還會在儀器中形成雜散光，影響光學(xué)儀器的成像質(zhì)量。為了解決這些問題，通常在光學(xué)元件的表面鍍上一定厚度的單層或多層膜，目的是為了減小元件表面的反射光，這樣的膜叫光學(xué)增透膜(或減反膜);首先從能量守恒的角度對光學(xué)增透膜的增透原理給予分析.一般情況下，當(dāng)光入射在給定的材料的光學(xué)元件的表面時，所產(chǎn)生的反射光與透射光能量確定，在不考慮吸收、散射等其他因素時，反射光與透射光的總能量等于入射光的能量.即滿足能量守恒定律。當(dāng)光學(xué)元件表面鍍膜后，在不考慮膜的吸收及散射等其他因素時，反射光和透射光與入射光仍滿足能量守恒定律.而所鍍膜的作用是使反射光與透射光的能量重新分配。對增透膜而言，分配的結(jié)果使反射光的能量減小，透射光的能量增大.由此可見，增透膜的作用使得光學(xué)元件表面反射光與透射光的能量重新分配，分配的結(jié)果是透射光能量增大，反射光能量減小.光就有這樣的特性:通過改變反射區(qū)的光強(qiáng)可以改變透射區(qū)的光強(qiáng).

光學(xué)增透膜的研制，不僅要考慮它的透射率，而且還要考慮它的硬度，耐熱、耐寒性，與玻璃等光體的接合度，耐光照射性，吸熱強(qiáng)度等因素，能滿足這么多條件的材料可想而知是很困難的。根據(jù)適合不同的需求，目前人們發(fā)現(xiàn)、常用的材料有氟化鎂、氧化鈦、硫化鉛、硒化鉛以及陶瓷紅外光紅外增透膜、乙烯基倍半硅氧烷雜化膜等.

隨著增透膜的不斷開發(fā)和研究，光學(xué)增透膜的鍍膜技術(shù)也在不斷的發(fā)展。光學(xué)增透膜的厚度要控制在可見光波長1/4波長的數(shù)量級上，增透膜的均勻度的要求也非常的苛刻。盡管如此,在人們的不懈探索中，還是掌握了不少行之有效、先進(jìn)的鍍膜技術(shù);目前，常用的鍍膜方法有真空蒸鍍、化學(xué)氣相沉積、溶膠-凝膠鍍膜等方法.三者相比較，溶膠-凝膠鍍膜設(shè)備簡單、能在常溫常壓下操作、膜層均勻性高、微觀結(jié)構(gòu)可控，適于不同形狀、尺寸的基片、能通過控制配方、制備工藝得到高激光破壞閾值的光學(xué)薄膜，已成為高功率激光薄膜的最具競爭力的制備方法之一.

2.4.1單層增透膜

對于單層薄膜來說，當(dāng)增透膜兩邊介質(zhì)不同時，薄膜厚度為1/4波長的奇數(shù)倍且薄膜的折射率n=(n1*n2)^(1/2)時(分別是介質(zhì)1、2的折射率)，才可以使入射光全部透過介質(zhì)。一般光學(xué)透鏡都是在空氣中使用，對于一般折射率在1.5左右的光學(xué)玻璃，為使單層膜達(dá)到100%的增透效果，可使n1=1.23，或接近1.23;還要使增透薄膜的厚度=(2k+1)倍四分之一個波長，單層膜只對某一特定波長的電磁波增透.目前應(yīng)用最廣泛的低折射率鍍膜材料是氟化鎂，它的波長550nm處的折射率是1.38，對鈉鈣硅酸鹽玻璃是不能夠完全消失反射的。單層光增透膜也可以用二氧化硅制備，用一定摩爾比的正硅酸四乙酯、乙醇、氨水制備納米二氧化硅溶膠，利用溶膠凝膠技術(shù)制備光增透膜。與多層膜相比，雖然單層薄膜增透不是很理想，但由于制備工藝簡單，得到廣泛使用。

2.4.2雙層增透膜

由于單層增透膜的剩余反射一般很高，因此多采用雙層或多層鍍膜，最簡單的雙層增透膜是"λ/4-λ/4"膜系，在基片上先鍍一層折射率n2高于基片的λ0/4膜層，然后再鍍上厚度為λ0/4的低折射率n1膜層;實(shí)際應(yīng)用的雙層增透膜層有CcO2-MgF2和BiO3-MgF2膜系."λ/4-λ/4"膜系的雙層增透膜一般可應(yīng)用于視角光學(xué)儀器、激光或其他用單色光作為光源的光學(xué)系統(tǒng).

2.4.3多層增透膜

在某些應(yīng)用領(lǐng)域中，雙層膜仍不能滿足較寬光譜范圍內(nèi)的低反射要求，就需要采用三層或多層增透膜。如CcF3-ZrO2-MgF2膜系，SiO2/TiO2-TiO2-SiO2膜系等。目前已設(shè)計(jì)了多種多層的增透膜系，主用應(yīng)用在平面顯示器上。

2.5.1、主要成分及性能

1)硅溶膠:為該增透液的主要成膜物質(zhì)，其顆粒度需在100納米以下，在環(huán)境溫度為20℃，濕度小于60%的條件下提拉鍍膜，提拉速度為120mm/min，鍍膜后雙面增透率為5~6%，單面增透為2.5~3.0%;

2)硅烷偶聯(lián)劑:主要是進(jìn)一步提高硅溶膠和基材之間的結(jié)合力，不容易發(fā)生脫?，F(xiàn)象;

3)加硬劑:.通過加入適當(dāng)量的加硬劑，可以在不影響鍍膜光透過率的前提下提高鍍膜的硬度，利用鉛筆硬度計(jì)測試可以達(dá)到4~5H，從而提高鍍膜的耐摩擦系數(shù)，防止鍍膜在運(yùn)輸或組裝過程中的劃傷;

4) PH調(diào)節(jié)劑:利用PH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)增透液的PH值，從而使增透劑能長期穩(wěn)定儲存;

5) 溶劑:主要是各種醇類，起分散調(diào)節(jié)增透劑粘度等的作用。溶劑型增透液與水性增透液相比，在透過率方面占有一定優(yōu)勢;

2.5.2、其它一些性能指標(biāo)

1) 耐候性:涂敷的涂層具有高化學(xué)穩(wěn)定性，耐老化，耐酸堿侵蝕，能使鍍膜玻璃長期在戶外應(yīng)用仍然保持穩(wěn)定的增透防污性能;

2) 平整度:平整度好，波筋小于千分之二;

3) 紅外線透過:減少紅外線透過比，減少基材溫度，提高使用壽命;

目前光增透劑的應(yīng)用大多是在玻璃上鍍膜，制成減反射玻璃;現(xiàn)今減反射作為玻璃的使用特性之一，已越來越為人們認(rèn)識.

當(dāng)今社會提倡節(jié)約能源，太陽能熱水器和太陽能光電技術(shù)的發(fā)展勁頭強(qiáng)勢。能源是人類生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，人們對能源的需求日益增加，但同時對能源的利用又存在很大程度的浪費(fèi)，這樣造成能源的共給日趨緊張，因此如何提高其利用率已成為非常迫切的世界性課題;太陽能熱水器和太陽能光電技術(shù)是可再生能源技術(shù)領(lǐng)域商業(yè)化程度最高、推廣應(yīng)用最普遍的技術(shù)之一。目前其產(chǎn)品的發(fā)展方向仍然是注重提高集熱器的效率，其中在太陽能封裝玻璃上涂敷光增透膜提高太陽光透過率是非常有效的方法.

其次，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，熱反射鍍膜玻璃幕墻在大型建筑上的應(yīng)用很普及，但同時也引發(fā)了"光污染"等環(huán)境問題，一方面，光污染是制造意外交通事故的兇手，另一方面，，光污染也給附近的居民生活帶來了麻煩，尤其是那些建在居民小區(qū)附近的玻璃幕墻，會對周圍的建筑形成反光。再次，日常生活中我們都有被眩光襲擊的經(jīng)歷，部分來源于眩光光源，部分來源于眩光的反射。這些問題都是由于玻璃表面的光反射引起的，因?yàn)槠胀úＡУ目梢姽夥瓷浔葹?%~8%,具有較高的反射系數(shù)，通過使用減反射玻璃就能很好解決這些問題.

同時國內(nèi)的絕大部分鏡框玻璃、展柜玻璃、顯示器玻璃、玻璃幕墻等采用減反射玻璃的還很少，因此光增透劑的研究價值很大，市場潛力很大.