簡述光學薄膜設計的理論基礎

    差不多所有光學薄膜的特性都是基于薄膜內的干涉效應。肥皂泡和水面上的油污層的顏色便是單層膜中的干涉效應的最好的例子。     

    從肥皂膜或油膜的內外表面反射的光束，如果它們之間的光程差是波長的整數倍就產生相長干涉，如果光程差是半波長的奇數倍就產生相消干涉。由于這兩束光線之間的光程差決定于薄膜的厚度和入射角，所以肥皂膜或油膜上的顏色隨著膜厚度的改變和觀察角度的不同而變化無窮。光學薄膜系統有著類似的干涉效應，但由于涉及到很多的膜層，變得更為復雜。正因為如此，離子濺射鍍膜機利用光學干涉薄膜可得到各種各樣的光學特性。它可以減少表面的反射率，增加元件的透射率;或者增加表面反射率，減少透射率，或者在一個波段內給出高的反射率、低的透射率，而在其余的波段則有低的反射率、高的透射率，也可以使不同的偏振平面有不同的特性等等。

    在一個多層薄膜系統中，光束將在每一個界面上多次反射，因此涉及到大量光束的干涉。如果薄膜內存在吸收，則情況將更復雜。即使是一個只有幾層膜的組合，如果直接基于多光束干涉的特性來計算也是異乎尋常的繁瑣。因而這種類型的多光束計算很少用來確定多層薄膜系統的特性。  

    通常寧可采用涉及到矩陣連乘積的矩陣方法，其中每一個(2×2)矩陣表示一層薄膜。我們在討論光學薄膜系統的特性分析和計算方法時，主要就是采用這種特征導納的矩陣法，這種方法構成了光學薄膜解析設計的基礎。