中國科學院光電技術研究所薄膜光學技術研究室在微透鏡增透膜膜系設計方面取得進展:通過兼顧微透鏡上光線入射角和膜層厚度分布,全面優化增透膜膜系設計,實現對微透鏡光學性能的顯著提升。
微透鏡是精密光學系統中常用的光學元件之一,一般為了優化光通量和成像質量,需要在其表面鍍制增透膜。但由于微透鏡特殊形狀和尺寸,使得在微透鏡上制備光學性能一致性良好的增透膜極具挑戰。增透膜膜系設計決定了微透鏡的光學性能。為了優化微透鏡增透膜膜系設計,微透鏡上光線入射角和膜層厚度分布需要全面考慮。現有的商用軟件在執行增透膜膜系設計時僅能考慮光線入射角,而不能兼顧膜層厚度分布,因此不能實現對微透鏡增透膜膜系的最佳設計。
以通光口徑10mm、曲率半徑10mm的凸透鏡為例,要求設計出在480-720nm波段范圍上光學性能一致性良好且透過率優于99.6%的增透膜。對平行光束照射而言,該凸透鏡上光線入射角分布范圍為0- 30°;真空鍍膜過程中沉積到微透鏡上膜層厚度均勻性約為86.2%。光電所在研究中比較了三種膜系設計方法,分別是:D1、不考慮微透鏡上光線入射角和薄膜厚度分布;D2、僅考慮入射角分布,未考慮膜層厚度分布。上述兩種設計方法是現有商業軟件能實現的;D3、同時兼顧微透鏡上光線入射角和膜層厚度分布。基于這三種設計方法,分別獲得微透鏡上不同矢高處,在480nm-720nm 波段上的剩余反射光譜,如下圖所示。對應D1、D2和D3設計,微透鏡上透過率優于99.6%區域占總的通光孔徑比例分別為23%、43.6%和100%。此結果充分證明了光電所設計方法的優越性。相關成果發表在Chin. Opt. Lett上。