减反射膜是指具有降低表面反射率、增加透过率特性的光学薄膜。减反射薄膜在光学薄膜产业占有极其重要的位置,其在每年全球的光学薄膜市场的占有率超过70%。随着太阳能源、光学观测、新型光学系统等应用领域的发展,对具有宽波段宽角度减反射特性的薄膜的需求越来越迫切,已经成为国内外光学领域的研究热点。所以本文针对宽波段宽角度新型减反射膜的设计与制备研究开展了一系列的工作。论文首先针对减反射膜研究发展情况进行了深入研究,详细介绍了减反射膜的发展历史和最新国内外研究进展,对减反射膜的理论、设计方法、制备技术、新型结构减反射膜的研究进展进行了认真缜密的调研分析和归纳总结。然后从减反射膜的物理机制出发,研究了多层减反射膜实现减反射特性的原理,总结了多层膜光学特性的理论计算方法,自行编辑了多层膜光学特性计算程序。在多层减反射膜设计优化算法方面,详细分析了多层膜设计优化算法的发展过程,提出了将聚类算法和全局优化算法结合来设计优化膜系,解决了宽波段多层减反射膜的设计难题,利用Matlab编辑了以聚类全局优化算法为基础的薄膜设计优化计算程序,成功设计出可见到近红外宽波段多层减反射膜以及红外宽波段多层减反射膜。此外,在理论设计优化算法研究的基础上,详细介绍了目前制备多层膜的主流工艺技术,采用离子辅助电子束热蒸发镀膜工艺成功制备了宽波段多层减反射膜。除了多层减反射膜的设计与制备研究,对渐变折射率结构进行了理论分析与实验研究,提出了渐变折射率减反结构的理论模型,并推导出等效折射率计算公式。设计出两种巧妙的纳米结构减反射膜制备工艺,一是利用金属纳米颗粒和湿法腐蚀方法结合制备出具有纳米结构表面的减反射膜,二是将规则排布的单层聚苯乙烯纳米球模板和反应离子束刻蚀技术结合制备周期规则排布纳米结构减反射膜。最后在纳米结构减反射膜加工技术研究的基础上,提出了一种纳米结构和多层膜的复合结构新型减反射膜,实现了极好的宽波段宽角度减反射特性,拓宽了纳米结构减反射膜的应用领域。
