反射鏡是指在光學玻璃的背面,鍍一層金屬銀(或鋁)薄膜,使入射光反射的光學元件。
在激光管內,反射鏡可作為尾鏡,該鏡片基底帶有一定的曲率,起到震蕩激光的作用;在某些激光設計中,激光反射鏡能起到在激光管內改變光線的作用,起到減少激光管長度的作用;在激光管外,反射鏡和聚焦鏡配合,構成一個完整的光路,使得激光機器的設計更加節省空間,并盡可能減少激光損耗,最大程度保留激光工作功率。
硅是最常用的反射鏡基材,它具有成本低、耐用性強、熱學性質穩定的優點。
銅由于具有高導熱性,通常被用在大功率應用中。
鉬的表面強度極高,是適用于各種苛刻物理環境的理想材料。提供的鉬通常無鍍膜。
反射鏡的概念:
反射鏡是一種利用反射定律工作的光學元件。反射鏡按形狀可分為平面反射鏡、球面反射鏡和非球面反射鏡三種;按反射程度,可分成全反反射鏡和半透半反反射鏡(又名分束鏡)。過去制造反射鏡時,常常在玻璃上鍍銀,它蹬制作標準工藝是:在高度拋光的襯底上真空蒸鋁后,再鍍上一氧化硅或氟化鎂,特殊應用中,由于金屬引起損失可由多層介質膜代替。因反射定律與光的頻率無關,此種元件工作頻帶很寬,可達可見光頻譜的紫外區和紅外區,所以它的應用范圍愈來愈廣。在光學玻璃的背面,通過真空鍍膜鍍一層金屬銀(或鋁)薄膜,使入射光反射的光學元件。采用高反射比的反射鏡可使激光器的輸出功率成倍提高;且是第一反射面反射,反射圖像不失真,無重影,為前表面反射作用。如采用普通反射鏡為第二反射面,不僅反射率低,對波長無選擇性,而且易產生重影。而采用鍍膜膜面反射鏡,得到的圖象不僅亮度高,而且精確無偏差,畫質更清晰,色彩更逼真。前表面反射鏡廣泛為光學高保真掃描反射成像之作用。
介質膜與金屬膜反射鏡有什么區別?
介質膜反射鏡基本是一維光子晶體形成了一個帶隙,在這個帶隙內光不支持傳播就發生全反射了。
要區別介質膜反射鏡和金屬反射鏡,我們首先討論一下單純的介質和金屬的區別是什么。
在電磁波傳播中決定電磁波傳播性質的就是介電常數,介電常數的實部對應于光傳播時候的電場振幅的比例
,而虛部則對應于光的能量損耗。金屬和介質最大的區別在于,金屬的介電常數可以用Drude模型描述,
一般是一個負的實部和比較大的虛部;而介質的介電常數則一般是一個正的實部。
既然金屬有比較大的虛部,就會導致有損耗,光在經過金屬反射的時候就會被吸收,反射率可能只達到98、99;
而介質則不會,因此特定條件下,反射率能達到真正的百分百。
空氣也是一種介質,空氣入射介質發生反射,由于是介質(介電常數較?。┑焦饷芙橘|(介電常數較大)有半波損失,
導致電磁波震蕩損失一個相位;而空氣入射金屬時理想情況發生反射必定會產生相位差。
那么,多層膜的反射又是怎么回事呢?
介質膜反射鏡是將一系列介電常數有區別的介質周期性堆疊在一起,在普通的均勻介質里,頻率和波長的乘積是光速,這就是所謂的色散關系。周期性邊界條件導致色散關系在倒空間(坐標以為量度)中被折疊,并且因為在布里淵區的邊界上散射比較強,就會打開帶隙。
因此,以這個頻率入射的光,直接就被結構反射出去了。這樣的反射依舊繼承了介質的優勢——不會吸收。
為什么要采用這樣的結構呢?
首先,是覆蓋的波長范圍是可設計的,而金屬由于本身的原子性質(介電常數),所對應的反射波段是固定的;
其次,由于完全不吸收,只要層數足夠,反射率就極高。但是這種結構也有缺陷:①介質膜反射鏡會很厚;②角度依賴很強;③介質膜反射鏡成本會較高,而金屬膜反射鏡則沒有這個要求。所以在反射的波段要求、熱效應要求不高的情況下,選擇金屬反射鏡更加合適。