光學(xué)干涉薄膜技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的新發(fā)展

光學(xué)干涉薄膜是指基于干涉效應(yīng)的多層膜光學(xué)器件。這些光學(xué)薄膜器件利用多層膜干涉效應(yīng)實(shí)現(xiàn)減反射、高反射以及分光、濾波、偏振等各種光譜調(diào)制功能，在現(xiàn)代光通訊、光顯示、光存儲(chǔ)以及光成像中都具有極為廣泛與重要的應(yīng)用。經(jīng)過幾十年的研究與發(fā)展，光學(xué)薄膜技術(shù)已經(jīng)成熟，近十年來國內(nèi)光學(xué)薄膜技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展迅速，一個(gè)新興的光學(xué)薄膜產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成。

1 產(chǎn)業(yè)進(jìn)程
      回顧光學(xué)薄膜技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的歷程，我們可以十分清晰地看到信息技術(shù)與信息產(chǎn)品對(duì)光學(xué)薄膜產(chǎn)業(yè)化的推動(dòng)。*典型的產(chǎn)品為：光通訊各種薄膜產(chǎn)品、手機(jī)攝像模組為代表的數(shù)碼影像產(chǎn)品、投影儀顯示產(chǎn)品，以及生化分析中的光學(xué)元件產(chǎn)品。

      **個(gè)對(duì)光學(xué)薄膜產(chǎn)業(yè)推動(dòng)巨大的是光通訊技術(shù)與產(chǎn)品。2000年左右的光通訊浪潮，特別是密集波分復(fù)用光學(xué)濾波器的需求，帶動(dòng)光學(xué)薄膜制備技術(shù)的高速發(fā)展，高精度、高性能、可大批量產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的光學(xué)薄膜制備設(shè)備進(jìn)入社會(huì)。光學(xué)薄膜從此大踏步走向產(chǎn)業(yè)。雖然光通訊泡沫破碎后，光通訊中光學(xué)薄膜產(chǎn)品的需求量遠(yuǎn)低于原來預(yù)期，但是它的高難度與起始時(shí)的高技術(shù)附加值，極大地推進(jìn)了光學(xué)薄膜的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。直至現(xiàn)在，光學(xué)通訊中密集波分復(fù)用濾波器、上載與下載濾波器、平滑濾波器等依然有一定的市場(chǎng)規(guī)模，支持著相當(dāng)一批企業(yè)從事這些通訊光學(xué)薄膜器件的生產(chǎn)。應(yīng)該說光通訊對(duì)光學(xué)薄膜的大批量制造能力的發(fā)展起到極為重要的推進(jìn)作用，使得極高品質(zhì)光學(xué)薄膜的產(chǎn)業(yè)化變?yōu)榭赡埽瑫r(shí)極大促進(jìn)了專注于光學(xué)薄膜科研人員將其產(chǎn)業(yè)化的信心。

      **個(gè)對(duì)光學(xué)薄膜產(chǎn)業(yè)化推動(dòng)巨大的是多媒體投影儀技術(shù)。多媒體投影儀發(fā)展于上世經(jīng)90年代中期，是商業(yè)、辦公、會(huì)議、家庭娛樂以及電化教學(xué)等重要的大屏幕顯示設(shè)備。其中需要大量的光學(xué)薄膜器件，如梯度紅、綠、藍(lán)光的分色鏡、紫外紅外截止濾光片、紅綠藍(lán)色輪濾光片、X-cube合色棱鏡以及大量的減反膜與反射鏡等。目前投影儀的全球市場(chǎng)份額大約在800多萬臺(tái)，而且每年以近10%的速度發(fā)展。因此十多年多媒體投影儀的發(fā)展史，帶動(dòng)了光學(xué)薄膜產(chǎn)業(yè)成長為穩(wěn)定獨(dú)立的產(chǎn)業(yè)。近年來投影儀技術(shù)向兩頭發(fā)展：一類是數(shù)碼影院放映用的大型數(shù)字影院投影儀，該投影儀具有高亮度輸出，高分辨率投影顯示等性能；**類是向微型化發(fā)展，以LED或激光為光源的小型或微型投影儀，這一類投影儀輸出流明可能不高，但是體積很小，便攜性很好。有的可以與手機(jī)等移動(dòng)通訊設(shè)備相匹配形成所謂的“皮”投影（pico projector）。這些投影儀內(nèi)部具有類似的光學(xué)薄膜元件組成，而且市場(chǎng)的需求量有可能很大，這必將成為拉動(dòng)光學(xué)薄膜產(chǎn)業(yè)大步發(fā)展的極好機(jī)遇。

      第三個(gè)對(duì)光學(xué)薄膜產(chǎn)業(yè)化推動(dòng)巨大的是手機(jī)攝像模組為代表的數(shù)碼影像產(chǎn)品。進(jìn)入21世紀(jì)，移動(dòng)通訊產(chǎn)品極度普及，移動(dòng)通訊產(chǎn)品與攝像模組的組合產(chǎn)品成為人們幾乎是必備的日常通信或信息產(chǎn)品。手機(jī)影像模組中，光學(xué)鏡片（無論是塑料的還是玻璃的）均需要寬帶減反射膜。減反射薄膜是*常見的光學(xué)薄膜，所有的透鏡表面均需要鍍制增透膜（減反膜）。近年來減反射膜在產(chǎn)業(yè)化方面更為成熟，高性能的寬帶減反膜大批量穩(wěn)定量產(chǎn)。不僅如此，在塑料眼鏡的應(yīng)用中，帶有顏色效應(yīng)的高牢固度的寬帶減反射膜也都實(shí)現(xiàn)了大批量、高成品率的量產(chǎn)。另外手機(jī)模組中還有一個(gè)校正CMOS器件顏色性能的濾色片（紅外紫外截止可見高透）也是一種典型的多層干涉薄膜器件。另外數(shù)碼影像設(shè)備家用化，數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)形成了每年千萬數(shù)量級(jí)的優(yōu)異市場(chǎng)。數(shù)碼相機(jī)中除了常規(guī)的光學(xué)鏡頭需要高品質(zhì)的寬帶減反射薄膜，以及CCD或CMOS前面的顏色矯正濾光片之外，上等次的數(shù)碼相機(jī)還需要光學(xué)低通濾波器以去除陣列傳感器成像時(shí)有可能形成的莫爾條紋現(xiàn)象。由于手機(jī)模組是一個(gè)每年具有幾億量級(jí)數(shù)量的國際市場(chǎng)，因此帶動(dòng)了光學(xué)薄膜的加工業(yè)形成規(guī)模，快速發(fā)展。

      第四個(gè)對(duì)光學(xué)薄膜產(chǎn)業(yè)化推動(dòng)巨大的是生化分析中的光學(xué)元件產(chǎn)品。生化分析用的光學(xué)濾光片近年來也呈現(xiàn)蓬勃的發(fā)展勢(shì)頭，各種窄帶，超窄帶濾光片的需求日益增多，這些不僅對(duì)光學(xué)多層薄膜技術(shù)提出更高的要求，而且也極大豐富了薄膜產(chǎn)品的覆蓋面。

      此外，隨著綠色能源技術(shù)為人們所廣泛關(guān)注，光學(xué)薄膜近年來開始在應(yīng)用于太陽能的利用與開發(fā)領(lǐng)域。高反射率、高環(huán)境穩(wěn)定性的反射膜成為太陽能發(fā)電的重要器件。而且由于太陽能聚光反射鏡的面積巨大，對(duì)光學(xué)薄膜產(chǎn)業(yè)的規(guī)模化發(fā)展產(chǎn)生積極影響。綠色環(huán)保為主題的建筑玻璃的發(fā)展，對(duì)低輻射薄膜提出了更高的要求，多層干涉薄膜技術(shù)開始廣泛應(yīng)用于建筑薄膜，形成了大批量建筑薄膜制備行業(yè)。

2 技術(shù)發(fā)展
      光學(xué)薄膜技術(shù)在產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的同時(shí)， 自身的設(shè)計(jì)理論與制備技術(shù)以及應(yīng)用研究也在不斷發(fā)展。除了向極限光學(xué)性能的光學(xué)薄膜技術(shù)（極高損傷閾值的光學(xué)薄膜、極短波長的光學(xué)薄膜、極高精度的相位型光學(xué)薄膜等）發(fā)展之外，還在向微結(jié)構(gòu)型光學(xué)薄膜的方向發(fā)展。*突出的是利用表面微結(jié)構(gòu)形成漸變折射率薄膜實(shí)現(xiàn)表面微結(jié)構(gòu)的理想減反射效應(yīng)，如德國費(fèi)瑯和費(fèi)研究所提出的采用離子轟擊原理在聚合物表面形成精細(xì)微結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)減反射。又如應(yīng)用于太陽能薄膜的“黑硅”技術(shù)，就是利用硅基板表面反應(yīng)離子刻蝕方法，構(gòu)造表面納米量級(jí)的錐狀微結(jié)構(gòu)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)全入射角可見光的完全吸收，形成“黑硅”效應(yīng)。

      另外一類微結(jié)構(gòu)薄膜是利用光學(xué)薄膜物**相沉積制備過程中，斜蒸鍍產(chǎn)生的柱狀微結(jié)構(gòu)薄膜，這樣的薄膜其折射率是各向異性的。韓國仁荷大學(xué)的研究組將薄膜制備過程中的柱狀微結(jié)構(gòu)用到精良，通過樣品的慢速旋轉(zhuǎn)制備螺旋形的柱狀結(jié)構(gòu)，以及多層膜不同傾斜角度與旋轉(zhuǎn)方向的柱狀微結(jié)構(gòu)薄膜以構(gòu)造各種特殊光學(xué)性能的濾光片，如垂直入射的光學(xué)薄膜偏振片以及垂直入射的分色偏振濾波器等在液晶顯示領(lǐng)域有重要應(yīng)用前景的新型光學(xué)濾波器。

      第三類微結(jié)構(gòu)薄膜采用了光子晶體研究的結(jié)構(gòu)，利用多層具有空間形狀的薄膜組合實(shí)現(xiàn)各種新穎的光學(xué)特性。這些新型光學(xué)薄膜器件的出現(xiàn)，為光學(xué)薄膜的發(fā)展開辟了新的方向，無論從設(shè)計(jì)方法，制備技術(shù)以及測(cè)試技術(shù)等都提出了新的內(nèi)容與要求。促進(jìn)光學(xué)薄膜應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展。

      總之，光學(xué)薄膜的研究已經(jīng)走出實(shí)驗(yàn)室，完成了產(chǎn)業(yè)化歷程，形成了從光學(xué)薄膜制備設(shè)備產(chǎn)業(yè)、光學(xué)薄膜材料產(chǎn)業(yè)以及光學(xué)薄膜制備加工產(chǎn)業(yè)等一系列配套的產(chǎn)業(yè)鏈。與此同時(shí)，光學(xué)薄膜的研究與發(fā)展并未停滯，新的具有開拓性的光學(xué)薄膜結(jié)構(gòu)不斷被推出，光學(xué)薄膜的極限光學(xué)性能不斷被刷新，制備膜系的復(fù)雜程度不斷加大，新的更大的應(yīng)用被不斷擴(kuò)展，這些均預(yù)示著光學(xué)薄膜的未來更光明。

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采用德國薄膜制備工藝，形成了一套具有嚴(yán)格工藝標(biāo)準(zhǔn)的閉環(huán)式流程技術(shù)制備體系，能夠制備各種超高性能光學(xué)薄膜，包括紅外薄膜、增透膜，ARcoating, 激光薄膜、特種薄膜、紫外薄膜、x射線薄膜，應(yīng)用領(lǐng)域涉及激光切割、激光焊接、激光美容、醫(yī)用激光器、紅外制導(dǎo)、面部識(shí)別、VR/AR應(yīng)用,博物館，低反射櫥窗玻璃，畫框等。