简述光学薄膜设计的理论基础

    差不多所有光学薄膜的特性都是基于薄膜内的干涉效应。肥皂泡和水面上的油污层的颜色便是单层膜中的干涉效应的最好的例子。     

    从肥皂膜或油膜的内外表面反射的光束，如果它们之间的光程差是波长的整数倍就产生相长干涉，如果光程差是半波长的奇数倍就产生相消干涉。由于这两束光线之间的光程差决定于薄膜的厚度和入射角，所以肥皂膜或油膜上的颜色随着膜厚度的改变和观察角度的不同而变化无穷。光学薄膜系统有着类似的干涉效应，但由于涉及到很多的膜层，变得更为复杂。正因为如此，离子溅射镀膜机利用光学干涉薄膜可得到各种各样的光学特性。它可以减少表面的反射率，增加元件的透射率;或者增加表面反射率，减少透射率，或者在一个波段内给出高的反射率、低的透射率，而在其余的波段则有低的反射率、高的透射率，也可以使不同的偏振平面有不同的特性等等。

    在一个多层薄膜系统中，光束将在每一个界面上多次反射，因此涉及到大量光束的干涉。如果薄膜内存在吸收，则情况将更复杂。即使是一个只有几层膜的组合，如果直接基于多光束干涉的特性来计算也是异乎寻常的繁琐。因而这种类型的多光束计算很少用来确定多层薄膜系统的特性。  

    通常宁可采用涉及到矩阵连乘积的矩阵方法，其中每一个(2×2)矩阵表示一层薄膜。我们在讨论光学薄膜系统的特性分析和计算方法时，主要就是采用这种特征导纳的矩阵法，这种方法构成了光学薄膜解析设计的基础。