增透膜

增透膜（英语：Anti-reflective coating，AR）是一种表面光学镀层，它通过减少光的反射以增加透过率。在复杂的光学系统中，它可以通过减少系统中的散射光来提高对比度，例如望远镜，这对天文学十分重要。其他方面，增透膜能减少暗处双筒望远镜的闪光。

很多涂层都包括了折射率不同的透明薄膜结构。薄膜的厚度决定其作用的反射光波长。当光线在增透膜上产生二次反射时，会和原反射光发生干涉，从而减弱反射光。而根据能量守恒，光的能量不变。因此当反射光减少时，透射光便增多。这就是增透膜的原理。一般，选择增透膜时需确定波长，如红外线，可见光以及紫外线。

制造工艺

涂层材料

氟化钙氟化镁氧化钛硫化铅硒化铅

乙烯基倍半硅氧烷杂化膜金刚石薄膜

技术

真空镀膜化学气相沉积溶胶—凝胶法

应用

（视力）校正镜片

配镜师会在眼镜上镀上增透膜，以减少反射，让配戴者配戴后可以看的较清楚，其产生的炫光也会比较少，这对于夜间开车及在电脑萤幕前工作的人而言格外重要。炫光较少让配戴者比较不会疲倦。增透膜让让较多的光可以通过眼镜，增加视觉对比（英语：contrast (vision)）也提升视力。

防反射的镜片和偏振片不同，偏振片会吸收太阳反射到物体表面（例如沙、水面及路面）的光。“防反射”一词是指避免镜片本身造成的光反射，不是避免由其他物体表面反射的太阳光。

许多增透膜还会有其他排斥水及脂肪的涂层，目的是为了方便清洗。防反射涂层特别适合用在高折射率的镜片。高折射率玻璃的增透膜比较便宜，也比较简单。

光刻

在微电子技术的光刻工艺中，增透膜可以减少光斑的畸变。不同的增透膜适用不同的光致抗蚀剂, 另外，也可以减少驻波，薄膜干涉以及镜面反射^[1]^[2]

类型

折射率匹配

最简单的抗反射涂层形式是由瑞利男爵于 1886 年发现的。由于与环境发生化学反应，当时光学玻璃表面会随着时间而生成脏污（页面存档备份，存于互联网档案馆）。 Rayleigh 测试了一些旧的、稍微脏污的玻璃片，惊讶地发现它们比新的、干净的玻璃片穿透更多的光。取代了空气-玻璃界面，脏污层形成了空气-脏污层界面与脏污层-玻璃界面。由于脏污层的折射率介于玻璃和空气之间，因此这两个界面中的反射量每一个都比空气-玻璃界面更少。事实上，这两个反射的总和小于仅是由空气-玻璃组成的界面反射，这可以从菲涅耳方程计算出来。

一种方法是使用渐变折射率 (graded-index, GRIN) 抗反射涂层，即折射率几乎连续变化的涂层。有了这些，就可以在宽频谱和不同入射角范围内减少反射。

单层膜

多层膜

吸收

蛾眼

飞蛾的眼睛有一个异常的特性：它们的表面覆盖着一层天然奈米结构薄膜（页面存档备份，存于互联网档案馆），以消除反射。这使飞蛾不但能黑暗中能看得很清楚，并且也不会因为反射而暴露自己的位置给掠食者。该结构由六边形凸点图案组成，每个凸点约高 200 奈米，中心间隔为 300 奈米。这种抗反射涂层之所以有效，是因为凸点小于可见光波长，使得空气-眼睛组织介质对可见光而言具有连续的折射率梯度（页面存档备份，存于互联网档案馆），进而有效地去除了空气-透镜界面反射。人类利用了此效应制造抗反射膜；这是一种仿生学（页面存档备份，存于互联网档案馆）的应用。例如，佳能公司利用蛾眼技术在其次波长结构涂层中显著减少镜头光晕（页面存档备份，存于互联网档案馆）。

这种结构也用于光学元件，例如，由氧化钨和氧化铁组成的蛾眼结构可用作光电极，用于分解水以产生氢气。该结构由数百微米大小的氧化钨球体组成，上面镀着数纳米的氧化铁层。

理论

反射

雷利膜

干扰层

可以认为使用中间层形成抗反射涂层类似于电信号的阻抗匹配技术。（在光纤研究中使用了类似的方法，有时使用与折射率匹配的油来暂时消除全内反射，以便光可以耦合进或耦合出光纤。）理论上可以通过扩展来进一步减少反射该过程对几层材料，逐渐将每一层的折射率混合在空气的折射率和基材的折射率之间。

然而，实用的抗反射涂层依赖于中间层，不仅因为它直接降低反射系数，而且还利用了薄层的干扰效应。假设精确控制层的厚度，使其恰好是层中光波长的四分之一（λ/4 = λ0/(4n1)，其中 λ0 是真空波长）。然后将该层称为四分之一波涂层。对于这种类型的涂层，当从第二个界面反射时，垂直入射光束 I 将比从第一个表面反射的光束传播其自身波长的一半，从而导致相消干涉。对于较厚的涂层（3λ/4、5λ/4 等）也是如此，但是在这种情况下，由于反射率对波长和入射角的依赖性更强，因此抗反射性能更差。

如果两个光束 R1 和 R2 的强度完全相等，它们将相消干涉并相互抵消，因为它们完全不同相。因此，没有来自表面的反射，并且光束的所有能量都必须在透射光线 T 中。在计算堆叠层的反射时，可以使用传递矩阵方法。

原理

许多涂层由透明的薄膜结构组成，具有交替的折射率不同的交替层。选择层厚度以在从界面反射的光束中产生相消干涉（destructive interference），并在相应的透射光束中产生相长干涉（constructive interference）。

历史

参见

参考

^ Understanding bottom antireflective coatings （页面存档备份，存于互联网档案馆）
^ Yet, Siew Ing. Investigation of UFO defect on DUV CAR and BARC process 5375. SPIE: 940–948. 2004 [2012-06-25]. doi:10.1117/12.535034. （原始内容存档于2017-06-02）.

外部链接

[1] Understanding bottom antireflective coatings （页面存档备份，存于互联网档案馆）

[2] Yet, Siew Ing. Investigation of UFO defect on DUV CAR and BARC process 5375. SPIE: 940–948. 2004 [2012-06-25]. doi:10.1117/12.535034. （原始内容存档于2017-06-02）.

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