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在国民经济和国防建设中得到广泛的应用，获得了科学技术工作者的日益重视。例如采用减反射膜后可使复杂的光学镜头的光通量损失成十倍的减小；采用高反射膜比的反射镜可使激光器的输出功率成倍提高；利用光学薄膜可提高硅电池的效率和稳定性。
最简单的光学薄膜模型是表面光滑、各向同性的均匀介质膜层。在这种情况下，可以用光的干涉理论来研究光学薄膜的光学性质。当一束单色光平面波入射到光学薄膜上时，在它的两个表面上发生多次反射和折射，反射光和折射光的方向有反射定律和折射定律给出，反射光合折射光的振幅大小则有菲涅尔公式确定。
光学薄膜根据其用途分类、特性与应用可分为：反射膜、增透膜/减反射膜、滤光片、偏光片/偏光膜、补偿膜/相位差板、配向膜、扩散膜/片、增亮膜/棱镜片/聚光片、遮光膜/黑白胶等。相关衍生的种类有光学级保护膜、窗膜等。
光学薄膜的特点是：表面光滑，膜层之间的界面呈几何分割；膜层的折射率在界面上可以发生跃变，但在膜层内是连续的；可以是透明介质，也可以是吸收介质；可以是法向均匀的，也可以是法向不均匀的。实际应用的薄膜要比理想薄膜复杂得多。这是因为：制备时，薄膜的光学性质和物理性质偏离大块材料，起表面和界面是粗糙的，从而导致光束的漫反射；膜层之间的相互渗透形成扩散界面；由于膜层的生长、结构、应力等原因，形成了薄膜的各种向异性；膜层具有复杂的时间效应。
反射膜一般可分为两类，一类是金属反射膜，一类是全电介质反射膜。此外，还有将两者结合的金属电介质反射膜，功能是增加光学表面的反射率。
一般金属都具有较大的消光系数。当光束由空气入射到金属表面时，进入金属内的光振幅迅速衰减，使得进入金属内部的光能相应减少，而反射光能增加。消光系数越大，光振幅衰减越迅速，进入金属内部的光能越少，反射率越高。人们总是选择消光系数较大，光学性质较稳定的金属作为金属膜材料。在紫外区常用的金属薄材料是铝，在可见光区常用铝和银，在红外区常用金、银和铜，此外，铬和铂也常作一些特种薄膜的膜料。由于铝、银、铜等材料在空气中很容易氧化而降低性能，所以必须用电介质膜加以保护。常用的保护膜材料有一氧化硅、氟化镁、二氧化硅、三氧化二铝等。
金属反射膜的优点是制备工艺简单，工作的波长范围宽；缺点是光损大，反射率不可能很高。为了使金属反射膜的反射率进一步提高，可以在膜的外侧加镀几层一定厚度的电介质层，组成金属电介质反射膜。需要指出的是，金属电介质射膜增加了某一波长（或者某一波区）的反射率，却破坏了金属膜中性反射的特点。
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3 金属反射膜的特性
大部分金属表面磨光后，都有一种特殊的金属光泽，之所以会反射光线是因为光能传播到金属表面时，促使其自由电子振动，产生强烈的反射波及微弱的入射波。由于自由电子的密度很大（在1厘米
3中有10
22个），所以反射波的强度可以很高，甚至可达到入射波的
95%以上。一般来说，金属电导率越大（也即自由电子的密度越大），反射率也就越高。进入金属的那部分光能在传递过程中，不断和金属离子相互作用而耗损，转化为热能，这就形成金属的吸收。通常只需要很薄一层金属就能使入射光能量很快衰减。
一般金属的红外反射率比较高。这是因为在红外金属的光学性质主要是自由电子决定的，而在可见和紫外区束缚电子也将起一定的作用，所以金属在可见区反射率一般较红外区低，在紫外区反射率则明显下降，甚至变得透明，显示出非金属的性质。
金属膜的复数折射率可以用下式表示： N?n??ik
N_____金属膜的复数折射率； n?____吸收材料的折射率；
k_____吸收系数或称消光系数，ik项表示光在吸收材料中德能量损失。
金属膜的反射率与它的复折射率有关，光线从空气中垂直入射时，同样可用非涅尔公
?n?(n??ik)?式表示：R??0?
??n0?(n?ik)?表3-1列出了几种金属的光学常熟及反射率。
表3-1 几种金属的光学常数及反射率
材料 波长（微米） n? 光学常数 2k 反射率R（%） 0.22 0.14 2.350 91.8 《金属反射膜的镀制与研究》第7页 共23页
铝 0.26 0.30 0.34 0.38 0.436 0.492 0.51 0.65 0.70 0.80 0.95 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 0.19 0.25 0.31 0.37 0.47 0.64 0.82 1.30 1.55 1.99 1.75 2.30 5.97 11.0 17.0 25.4 0.070 0.050 0.060 0.075 0.090 0.110 0.48 1.89 4.15 7.14 10.69 14.50 1.40 2.850 3.330 3.800 4.250 4.840 5.500 5.440 7.110 7.000 7.050 8.500 16.500 30.300 42.200 55.000 67.300 1.03 2.87 3.75 4.62 5.54 6.56 14.4 28,7 42.6 56.1 69.0 81.4 1.88 92.0 92.1 92.3 92.2 91.6 92.7 91.6 90.7 88.8 86.4 91.2 96.8 97.5 97.7 98.0 98.0 93.9 97.9 98.4 98.7 98.8 98.9 99.1 99.1 99.1 99.1 99.1 99.2 39.7 银 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.95 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 0.45 《金属反射膜的镀制与研究》第8页 共23页
金 0.50 0.55 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 0.80 0.33 0.20 0.13 0.15 0.17 0.18 0.54 1.49 3.00 5.05 7.41 1.84 2.32 2.90 3.84 4.65 5.34 6.04 11,2 22.2 33.3 43.5 53.4 50.4 81.5 91.9 96.7 97.4 97.8 98.1 98.3 98.8 98.9 99.0 99.0 图3-1示出了几种金属的反射光谱特性，从图中可知银膜在可见和红外区有很高的反射率，金膜在红外区有很高的反射率，而铝膜则对紫外、可见、红外区都具有较高的反射率。铝膜是从紫外到红外区都具有很高反射率的唯一材料，同时铝膜表面在大气能生成一层薄薄的氧化铝（Al2O3）膜，起到保护膜层的功效，所以膜层比较牢固、稳定。
由于上述原因，铝膜的应用非常广泛。银 图3-1 几种金属的反射光谱性 膜在可将区和红外区都具有很高的反射率
，而且在倾斜使用是引入的偏振效应也最小。但是蒸发的银膜用作前表面镜镀层时却因下列两个原因受到严重的限制：它与玻璃基片的粘附性很差；同时易受到硫化物的影响而失去光泽。曾试图使用蒸发的一氧化硅或氟化镁作为保护膜，但由于它们与银的粘附性很差，没有获得成功。所以通常仅用于短期作用的场合或作为后表面镜的镀层。金膜在红外区的反射率很高，它的强度和稳定性比银膜好，所以常用它作为红外反射镜。金膜与玻璃基片的附着性较差，为此常用铬膜作为衬底层。如果在金膜的淀积过程中，辅之离子束轰击，则可显著提
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