光學(xué)減反膜（Anti-Reflection Coating，簡稱ARC）是一種用于減少光在材料表面反射的薄膜技術(shù)。它的主要功能是減少或消除透鏡、棱鏡、平面鏡等光學(xué)表面的反射光，提高透光率的薄膜，廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，如鏡頭鏡片，眼鏡，高清顯示屏，儀器窗口面板，手機(jī)保護(hù)貼等。它能夠減少光線反射，使光線更加柔和，提高顯示效果，降低眼睛疲勞。今天，讓我們一起來了解一下減反膜，感受它為我們的生活帶來的清晰與舒適。

下圖左邊是有鍍減反膜的平板玻璃，右邊是沒有鍍膜的玻璃。右邊沒鍍膜的玻璃燈光反射是很明顯的，左邊鍍了減反膜的玻璃燈光的反射就比較輕微。減少反射讓顯示的內(nèi)容更加清晰地呈現(xiàn)出來，讓畫面呈現(xiàn)更舒適更清晰的感官視覺。

簡要介紹光學(xué)減反膜的發(fā)展歷史

早期研究：光學(xué)減反膜的概念最早可以追溯到19世紀(jì)末，當(dāng)時(shí)科學(xué)家們開始研究光在不同介質(zhì)界面的反射和折射現(xiàn)象。

單層減反膜：20世紀(jì)初，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)在玻璃表面涂覆一層具有特定厚度和折射率的薄膜可以顯著減少光的反射。這種單層膜是光學(xué)減反膜的最初形式。

多層減反膜：到了20世紀(jì)30年代，隨著對薄膜制備技術(shù)的進(jìn)步，科學(xué)家們開始嘗試使用多層薄膜來進(jìn)一步提高減反效果。多層膜由不同折射率的材料交替堆疊而成，能夠更有效地減少特定波長范圍內(nèi)的反射。

設(shè)計(jì)和優(yōu)化：20世紀(jì)50年代至70年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，光學(xué)減反膜的設(shè)計(jì)和優(yōu)化變得更加精確?？茖W(xué)家們能夠計(jì)算出最佳的膜層厚度和材料組合，以達(dá)到最佳的減反效果。

寬波段減反膜：80年代以后，隨著對太陽能電池和其他光電設(shè)備需求的增加，寬波段減反膜的研究和開發(fā)變得尤為重要。這些膜能夠在更寬的光譜范圍內(nèi)減少反射，提高光電轉(zhuǎn)換效率。

現(xiàn)代應(yīng)用：進(jìn)入21世紀(jì)，光學(xué)減反膜技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種高科技產(chǎn)品中，如智能手機(jī)、平板電腦的觸摸屏、高端相機(jī)鏡頭、太陽能電池板等。同時(shí)，隨著納米技術(shù)和新材料的發(fā)展，光學(xué)減反膜的性能也在不斷提升。

未來趨勢：未來的光學(xué)減反膜可能會(huì)更加注重環(huán)保、成本效益以及與不同材料的兼容性。此外，隨著對光電子學(xué)和光通信技術(shù)需求的增長，對高性能光學(xué)減反膜的需求也將持續(xù)增加。

光學(xué)減反膜的發(fā)展是一個(gè)不斷進(jìn)步和創(chuàng)新的過程，它在提高光學(xué)系統(tǒng)性能、降低能耗以及推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面發(fā)揮了重要作用。

光學(xué)減反膜（ARC）的原理

基于光的干涉效應(yīng)。當(dāng)光入射到不同介質(zhì)的界面時(shí)，會(huì)發(fā)生反射和折射。在沒有減反膜的情況下，透明材料（如玻璃或塑料）的表面會(huì)反射一部分入射光，這會(huì)導(dǎo)致光的損失和圖像的模糊。為了減少這種反射，可以在透明材料的表面添加一層或多層具有特定厚度和折射率的薄膜。

光學(xué)減反膜工作原理的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)

光的干涉：當(dāng)一列光波在薄膜上表面的反射光與薄膜下表面的反射光相遇時(shí)，它們會(huì)發(fā)生干涉。如果兩個(gè)反射波的相位相反（即相差180度），它們的振幅會(huì)相互抵消，導(dǎo)致反射光強(qiáng)度減弱。

四分之一波長層：為了實(shí)現(xiàn)相位差，減反膜的厚度通常設(shè)計(jì)為入射光在該膜中波長的四分之一（λ/4）。這樣，當(dāng)光從薄膜的下表面反射時(shí)，它與從上表面反射的光波相位相反，從而相互抵消。

折射率匹配：減反膜的折射率應(yīng)該介于空氣（n=1）和底層透明材料（如玻璃，折射率約為1.5）之間。這樣，當(dāng)光從空氣進(jìn)入薄膜，再到底層材料時(shí)，反射光波的振幅會(huì)逐漸減小。

多層膜：單層減反膜可以減少特定波長（通常為綠光，人眼最敏感的波長）的反射，但對其他波長的光減反效果有限。無法在較寬的波段內(nèi)達(dá)到較低的反射，通過疊加多層不同折射率和厚度的薄膜，可以設(shè)計(jì)出較寬波段內(nèi)反射更低的減反膜，從而達(dá)到更好的減反效果。

設(shè)計(jì)優(yōu)化：通過精確計(jì)算和優(yōu)化每層薄膜的厚度和折射率，可以得到一個(gè)在特定光譜范圍內(nèi)具有最佳減反效果的膜系。

偏振效應(yīng)：在實(shí)際應(yīng)用中，入射光可能包含兩種偏振態(tài)：s偏振（垂直于入射面的振動(dòng)）和p偏振（平行于入射面的振動(dòng)）。優(yōu)質(zhì)的減反膜設(shè)計(jì)需要同時(shí)考慮這兩種偏振態(tài)的減反效果。

通過這些原理，光學(xué)減反膜能夠有效地減少光在透明材料表面的反射，提高透射光的比例，從而提高光學(xué)系統(tǒng)的性能，如提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率、增強(qiáng)顯示器的圖像清晰度等。

減反膜的制作

光學(xué)減反膜的制作涉及到多種工藝和設(shè)備，主要包括真空蒸鍍、磁控濺射、溶膠-凝膠法、化學(xué)氣相沉積等。以下是這些工藝的簡要介紹：

真空蒸鍍：真空蒸鍍是一種物理氣相沉積（PVD）技術(shù)，通過在高真空環(huán)境中將材料加熱蒸發(fā)，使材料原子或分子從固態(tài)加熱轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)，然后在基片上凝結(jié)成膜。該工藝簡單、易操作，沉積速率高，效率高，廣泛應(yīng)用于減反膜的制備。

磁控濺射：磁控濺射是一種在真空中進(jìn)行的工藝，通過在靶材表面產(chǎn)生磁場，增強(qiáng)電離氣體的電離效率，使得靶材原子被濺射出來并在基片上沉積形成薄膜。該方法設(shè)備操作方便，成膜均勻，沉積速率高，沉積基材溫度低，是一種廣泛應(yīng)用的鍍膜工藝。

溶膠-凝膠法：溶膠-凝膠法是一種自下而上的納米材料合成方法，通過溶液中的分子或分子集合體的化學(xué)聚合反應(yīng)，形成穩(wěn)定的溶膠，再經(jīng)過凝膠化過程得到固態(tài)材料。

該工藝可以制備出均勻的納米孔結(jié)構(gòu)，適用于制備具有特定折射率的減反膜材料。

化學(xué)氣相沉積（CVD）：CVD是一種通過化學(xué)反應(yīng)在基片表面沉積薄膜的方法，反應(yīng)物以氣態(tài)形式進(jìn)入反應(yīng)室，并在反應(yīng)室內(nèi)被激活，激活的反應(yīng)物在基片表面分解或重組，形成固態(tài)薄膜。該工藝可以精確控制薄膜的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)，適用于制備高性能的光學(xué)薄膜。

原子層沉積（ALD）：ALD是一種特殊的CVD技術(shù)，通過自限制的化學(xué)過程，一層一層地沉積材料，可以精確控制薄膜的厚度和成分。適用于在3D異形表面制備光學(xué)薄膜。

離子束輔助鍍膜：離子束輔助鍍膜是一種物理氣相沉積技術(shù)，通過離子束對蒸發(fā)或?yàn)R射出的薄膜材料原子或分子進(jìn)行轟擊，增強(qiáng)其向基片的定向性，從而提高膜層的致密性。

在實(shí)際生產(chǎn)中，選擇哪種工藝取決于所需的薄膜特性、成本、效率以及生產(chǎn)規(guī)模。每種工藝都有其優(yōu)缺點(diǎn)，例如真空蒸鍍和磁控濺射適合快速大面積生產(chǎn)，而溶膠-凝膠法和原子層沉積則適合制備高質(zhì)量、高精度的薄膜。

蒸發(fā)機(jī)及鍍膜示意圖

濺發(fā)機(jī)及鍍膜示意圖 來源：光馳設(shè)備介紹資料

水晶光電是一家深耕光學(xué)賽道，在薄膜光學(xué)、半導(dǎo)體光學(xué)、精密制造等領(lǐng)域擁有強(qiáng)大的綜合競爭優(yōu)勢。其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于多種領(lǐng)域。水晶光電的光學(xué)減反膜產(chǎn)品主要包括以下幾種：

紅外截止濾光片（IRCF）：這是水晶光電的核心產(chǎn)品之一，用于智能手機(jī)攝像頭中，以提高成像質(zhì)量。

薄膜光學(xué)面板：鍍硬質(zhì)減反膜提供高耐用性，適用于需要耐磨表面處理的光學(xué)元件。這類產(chǎn)品包括智能手表表蓋、平板側(cè)面按鍵、攝像頭保護(hù)玻璃、后蓋鍍膜等，通過在玻璃、藍(lán)寶石、高強(qiáng)度化玻璃表面進(jìn)行鍍膜工藝，改善光學(xué)性能并增強(qiáng)抗沖擊耐磨性能。

組合式棱鏡：利用潛望式棱鏡實(shí)現(xiàn)鏡頭長焦，可以在不增加手機(jī)厚度的同時(shí)提高變焦能力。

微棱鏡模塊：這是潛望式光學(xué)變焦攝像頭的核心器件，水晶光電在這一領(lǐng)域的研發(fā)和量產(chǎn)能力較強(qiáng)，能夠?yàn)橹悄苁謾C(jī)攝像頭提供高端光學(xué)組件。

水晶光電通過持續(xù)的研發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新，不斷擴(kuò)展其產(chǎn)品線和服務(wù)范圍，以適應(yīng)市場需求和行業(yè)發(fā)展趨勢。公司的產(chǎn)品和技術(shù)廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、汽車電子、AR/VR、智能穿戴等多個(gè)領(lǐng)域。