科學家預言21世紀將是光子世紀。隨著20世紀初光電子技術的飛速發展，光學薄膜器件的應用正朝著性能要求和技術難度更高、應用範圍和知識領域更廣、器件種類和需求更多的方向快速發展。光學薄膜技術的發展對科學技術的現代化和儀器的小型化起到了非常重要的推動作用。光學薄膜已經廣泛應用於各種新興科學技術中。
壹、光學薄膜制造技術
光學薄膜可以通過物理氣相沈積(PVD)、化學氣相沈積(CVD)和化學液相沈積(CLD)來制備。
1，物理氣相沈積(PVD)
PVD需要使用真空鍍膜機，制造成本高，但是膜厚可以精確控制，膜強度好，所以目前已經廣泛使用。在PVD法中，根據薄膜材料氣化方式的不同，分為熱蒸發、濺射、離子鍍和離子輔助鍍技術。其中光學薄膜主要采用熱蒸發和離子輔助鍍膜技術制作，光學薄膜的濺射和離子鍍技術的工藝是近幾年才開始的。
1.1熱蒸發
光學薄膜器件主要是在真空環境下通過熱蒸發制造的，簡單、經濟、操作方便。雖然光學薄膜的制備技術已經有了很大的進步，但是真空熱蒸發仍然是最主要的沈積方法，當然熱蒸發本身也是與科技發展同步的。在真空室中，加熱蒸發容器中要形成薄膜的原料，使其原子或分子蒸發並從表面逸出，形成蒸汽流，入射到固體(稱為基底或襯底)表面，冷凝形成固體薄膜。
熱蒸發的三個基本過程:從凝聚相到氣相的相變過程；蒸發的原子或分子在蒸發源和基底之間的輸運，即這些粒子在環境大氣中的飛行過程；蒸發的原子或分子在襯底表面的沈積。
1.2濺射
濺射是指用高速正離子轟擊薄膜材料表面，通過動量傳遞，使其分子或原子得到充分。
足夠的動能從靶表面逸出(濺射)並在電鍍部分的表面上凝結成膜。
與蒸鍍相比，具有對基底附著力強、薄膜純度高、可同時濺射不同成分的合金薄膜或化合物等優點；缺點是:需要準備專用膠片靶，靶利用率低。
濺射有三種方式:兩段濺射、三段/四段濺射和射頻濺射。
1.3離子鍍
離子鍍既有熱蒸發的高成膜速率，又有濺射高能離子轟擊獲得致密薄膜的優異效果，離子鍍膜附著力強、致密。常見的離子鍍類型:蒸發源和電離方式。
特點:
a、漆膜附著力強。這是註入和濺射造成的。
b、繞組電鍍性能好。電源線原則上可以隨處塗裝，有利於復雜零件的塗裝。
c、膜層致密。濺射破壞了薄膜柱狀結構的形成。
d、成膜率高。相當於熱蒸發的成膜速率。
e、可以塗在任何材料的工件上。絕緣體可以施加高頻電場。
1.4顆粒輔助電鍍
在熱蒸發鍍膜技術中，增加了離子發生器-離子源來產生離子束。在熱蒸發進行的同時，用離子束轟擊生長中的薄膜，形成致密均勻的結構(聚集密度接近1)，從而提高薄膜的穩定性，改善薄膜的光學和機械性能。
與離子鍍技術相比，離子輔助鍍技術具有更好的光學性能，薄膜的吸收少，波長漂移小，牢固性好。該技術適用於鍍制室溫基片和高熔點氧化物薄膜如二氧化鋯、二氧化鈦，也適用於鍍制變密度薄膜、高質量光譜儀和高性能濾光片。
2.化學氣相沈積(CVD)
化學氣相沈積(CVD)是壹種使用氣態前體反應物通過原子和分子間化學反應生成固體薄膜的技術。
CVD壹般要求較高的沈積溫度，在制膜前需要特殊的前驅反應物，在制膜過程中還會產生壹些易燃有毒的副產物。然而，通過CVD技術制備的薄膜的沈積速率通常較高。
3.化學液體沈積(CLD)
CLD工藝簡單，制造成本低，但膜厚無法精確控制，膜強度差，難以獲得多層膜，且存在廢水廢氣汙染問題，所以壹直很少使用。
二、光學薄膜的種類
由光學功能膜制成的各種光學薄膜器件已經成為光學系統和光學儀器中不可缺少的部件。其應用已從傳統的光學儀器發展到天體物理、航空航天、激光、電工、通信、材料、建築、生物醫學、紅外物理、農業等諸多技術領域。
分為:基礎光學膜、光控膜和光學膜材料。
1，基礎光學薄膜
基礎光學薄膜是指能夠實現光譜透射、光譜反射、光譜吸收和改變光的偏振態或相位的薄膜，可用於各種反射膜、減反射膜和幹涉濾光片。它賦予光學元件各種性能，對保證光學儀器的質量起著決定性的作用。
1.1減反射膜(減反射膜)
減反射膜是壹種用於降低光學元件表面反射損耗的功能膜。它可以由單層和多層膜系統組成。單層膜可以使某壹波長的反射率為零，多層膜在某壹波段的反射率實際為零。在應用中，由於條件和應用對象的不同，所使用的減反射膜的類型與許多因素有關，例如基底材料、波長域、所需特性和成本。
壹、單層減反射膜
為了減少光的反射消耗，增加光的透射率，通常在玻璃表面沈積減反射膜。它的原理是光的幹涉現象。只要薄膜的折射率小於玻璃基板的折射率，就可以實現光的減反射效果。
b、多層減反射膜
多層減反射膜主要是為了改善單層減反射膜的缺點，進壹步提高減反射膜的效果，所以采用了增加膜層數的措施。
1.2反射膜
反射膜的作用與減反射膜相反，要求將大部分或幾乎全部入射光反射回來。如光學儀器、激光器、波導、汽車、燈具和鏡子，都需要沈積和鍍反光膜。反射膜有兩種:金屬膜和介質膜。
壹、金屬反光膜
金屬反射膜具有高反射率和壹定的吸收能力。金屬高反射膜僅用於對膜的吸收損耗沒有特殊要求的場合。
b、介質反射膜
金屬高反膜的吸收損耗大。在壹些應用中，如多光束幹涉儀和高質量激光器的反射膜，要求沈積低吸收、高反射的全介質高反膜。
2、光控膜
光控膜分為三種:陽光控制膜、低輻射膜和光學性能可變膜。
2.1，陽光控制膜
在玻璃上鍍壹層光學膜，使得玻璃對太陽光中的可見光部分具有高透射率，對太陽光中的紅外部分具有高反射率，對太陽光中的紫外部分具有高吸收率。將其制成陽光鍍膜幕墻玻璃可以保證白天建築內有足夠的亮度等等。
2.2、低輻射薄膜
在玻璃表面鍍上壹層低發射率的膜稱為低發射率膜，俗稱隔熱膜，對紅外線的反射率很高。
2.3、可以改變薄膜的光學特性
光學性質可變薄膜是指壹種具有廣闊應用前景的光學功能材料，它在外界環境的影響下改變壹種物質的光響應，使其在壹定的外界條件(熱、光、電)下變色、復原。
3.光學薄膜材料
3.1，金屬和合金
金屬和合金是應用廣泛的薄膜，具有反射率高、截止帶寬大、中性好、偏振效應小、吸收可變等特點。它們在壹些特殊用途的電影系統中起著特別重要的作用。
3.2.化合物(電介質)
化合物是重要且廣泛使用的光學薄膜，包括鹵化物、氧化物、硫化物和硒化物。
3.3、半導體
半導體材料在近紅外和遠紅外區域是透明的，是重要的光學薄膜材料。光學薄膜中最常用的半導體材料是矽和鍺。
三、光學薄膜的研究趨勢
基於國內外光學和光學薄膜的研究現狀，光學薄膜的研究呈現以下發展趨勢:
1.繼續關註光學薄膜在傳統光學儀器中應用的研發，提高薄膜的光學質量，研究大面積鍍膜技術及其應用；
2.發展滿足新型精密光學儀器和光電器件要求的光學薄膜和材料的制備方法，以滿足現代光學、空間技術、軍事技術和全光網絡技術日益迫切的需求；
3.發展極端光譜條件下光學薄膜的制備技術，如超窄帶密集波分復用濾光片、軟X射線薄膜、高功率激光薄膜等。
4.開發與環保密切相關的“綠色光學薄膜”，實現光能與人類健康需求的協調；
5.研究光學薄膜成膜過程的材料物理和原位觀測，實現鍍膜過程的自動控制和超快速低溫鍍膜。
時至今日，光學薄膜有了很大的進步，光學薄膜的生產逐漸走向系列化、程序化和專業化。但是，在光學薄膜的研究中還有許多問題需要解決，現有的光學薄膜水平有待進壹步提高。科學家預言21世紀將是光子世紀，光學薄膜作為傳輸光子並實現其各種功能的重要載體，在光學、光電子學和光子學取得突破的同時，必將得到進壹步的繁榮和發展。
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