光學(xué)薄膜是一類重要的光學(xué)元件，廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代光學(xué)、光電子學(xué)、光學(xué)工程以及其他相關(guān)的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。光學(xué)薄膜的性能要求與其具體應(yīng)用密切相關(guān)，不同領(lǐng)域系統(tǒng)以及應(yīng)用環(huán)境會(huì)對(duì)光學(xué)薄膜的性能提出不同的要求。

光學(xué)薄膜的制備

　　薄膜的制備技術(shù)就是把體材料變成薄膜態(tài)材料的技術(shù)，如何把相應(yīng)的薄膜材料按照特定的要求沉積為薄膜，對(duì)于高性能光學(xué)薄膜來說，無疑是Z重要的。常用的制備技術(shù)是真空熱蒸發(fā)，Z常用的蒸發(fā)手段是電阻蒸發(fā)和電子束蒸發(fā)。

　　這些年來，盡管光學(xué)薄膜制備技術(shù)得到長足發(fā)展，但是真空熱蒸發(fā)依然是Z主要的沉積手段，當(dāng)然熱蒸發(fā)技術(shù)本身也隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展“與時(shí)俱進(jìn)”。在光學(xué)薄膜發(fā)展的過程中，各種先進(jìn)的薄膜制備技術(shù)不斷充實(shí)到光學(xué)薄膜制備的行列中來，其中包括離子束濺射技術(shù)，離子鍍技術(shù)，離子輔助沉積技術(shù)，磁控濺射技術(shù)，分子束外延技術(shù)，激光沉積技術(shù)，溶膠一凝膠技術(shù)，化學(xué)氣相沉積技術(shù)，原子層沉積技術(shù)以及分子靜電自組裝技術(shù)等。

　　這些技術(shù)用于光學(xué)薄膜的制備，不僅大大展寬了光學(xué)薄膜可以利用的材料范圍，而且極大地改進(jìn)了光學(xué)薄膜的性能和功能，進(jìn)而給光學(xué)薄膜提供了更為廣闊的發(fā)展空間。

光學(xué)薄膜的控制

　　光學(xué)薄膜的控制技術(shù)是薄膜制備過程中沉積參數(shù)和薄膜基本性能的監(jiān)控技術(shù)，通過過程參數(shù)的監(jiān)控，可以保證所制備的光學(xué)薄膜符合設(shè)計(jì)要求。監(jiān)控參數(shù)越準(zhǔn)確、精度越高，光學(xué)薄膜器件的Z終性能與設(shè)計(jì)性能越接近。

　　光學(xué)薄膜的控制首先是薄膜厚度的控制。Z常用的方法有光控法和晶振法，前者控制的是光學(xué)厚度，對(duì)于規(guī)整膜系的控制有著明顯的優(yōu)越性;后者控制的是質(zhì)量厚度，更多地用于薄膜沉積速率的控制和一些非規(guī)整膜系的控制。在現(xiàn)代光學(xué)薄膜的制備過程中，一般都把兩者結(jié)合起來，互相補(bǔ)充，互相印證，實(shí)現(xiàn)薄膜厚度的全自動(dòng)控制。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)在薄膜技術(shù)中的充分應(yīng)用，可以在制備過程中不斷對(duì)實(shí)際薄膜性能進(jìn)行擬合和自動(dòng)補(bǔ)償，從而實(shí)現(xiàn)薄膜過程的能動(dòng)控制。

　　光學(xué)薄膜的控制技術(shù)遠(yuǎn)不限于厚度控制，為了制備質(zhì)量更穩(wěn)定性能更好的光學(xué)薄膜，必須對(duì)薄膜制備進(jìn)行全過程控制。在薄膜沉積的過程中，必須進(jìn)行真空氣氛和濕度的控制，基底及環(huán)境溫度的控制，薄膜材料的組分和結(jié)構(gòu)的控制，蒸氣源均勻性和工作狀態(tài)的控制等，以保證薄膜具有設(shè)定的組分、結(jié)構(gòu)及滿足設(shè)計(jì)和使用要求的光學(xué)性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)以及物理與化學(xué)性質(zhì)。

光學(xué)薄膜的測試

　　光學(xué)薄膜的測試，主要包括光學(xué)薄膜的器件性能和材料性能等幾個(gè)方面的內(nèi)容。通過測試，不僅可以給出元件的性能和質(zhì)量，作為它的質(zhì)量評(píng)價(jià)和應(yīng)用過程中的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，通過薄膜宏觀與微觀、終態(tài)與中間過程的檢測，分析薄膜宏觀與微觀以及各個(gè)參數(shù)之間的內(nèi)在聯(lián)系，得到薄膜設(shè)計(jì)性能與實(shí)際性能和器件性能存在差別的內(nèi)在原因，為薄膜科學(xué)的發(fā)展和薄膜性能的改進(jìn)提供必要的依據(jù)。人們通常說，測試的精度有多高，元件的性能就有多好，可以形象地反映測試技術(shù)在光學(xué)薄膜研制過程中的重要性。

　　光學(xué)薄膜的測量首先是光譜性能的測量，該功能是由分光光度計(jì)實(shí)現(xiàn)的。早期的分光光度計(jì)主要用于化學(xué)分析，隨著光學(xué)薄膜需求的增多，一些廠家和公司已經(jīng)制備出專門用于光學(xué)薄膜的光譜性能測量的光譜儀器和用于多種性能表征的儀器設(shè)備。這些設(shè)備不僅可以用于一般的透射譜和吸收譜測量，還可以測量光學(xué)薄膜的積分散射以及在不同角度下的反射率和偏振特性。

　　除了光譜性能，光學(xué)薄膜的基本性能還包括薄膜的吸收、散射、應(yīng)力、機(jī)械強(qiáng)度以及膜層的厚度、折射率和消光系數(shù)。此外，一些有特殊要求的薄膜需要進(jìn)行高低溫、高低濕度、耐輻照及耐酸堿等多種例行檢驗(yàn)。對(duì)于激光薄膜來說，還要進(jìn)行激光破壞閾值或抗激光特性的檢驗(yàn)。為了進(jìn)行這些性能的檢測，已經(jīng)建立了一些通用的測試設(shè)備和測試方法，不少實(shí)驗(yàn)室還針對(duì)不同的元件和特殊的要求建立了專門的裝置和采用特定的方法。

　　從薄膜態(tài)材料的角度出發(fā)，光學(xué)薄膜不僅要關(guān)注其宏觀器件特性，也要關(guān)注其微觀的結(jié)構(gòu)特性和材料特性。目前，各種各樣的用于材料和表面測量的儀器和方法，包括X射線衍射和拉曼散射、透射電鏡和掃描電鏡、俄歇和光電子能譜、二次電子能譜和盧瑟福背散射以及原子力顯微鏡等，已經(jīng)在光學(xué)薄膜的研制中得到廣泛的應(yīng)用。通過相應(yīng)的測量和分析，可以準(zhǔn)確地獲得薄膜的結(jié)晶特性、表面界面和剖面形貌、組分和雜質(zhì)及其演化特性、各種結(jié)構(gòu)缺陷特性等，為薄膜性能的有效分析、改進(jìn)和功能控制打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。