光學減反膜（Anti-Reflection Coating，簡稱ARC）是一種用于減少光在材料表面反射的薄膜技術。它的主要功能是減少或消除透鏡、棱鏡、平面鏡等光學表面的反射光，提高透光率的薄膜，廣泛應用于各種領域，如鏡頭鏡片，眼鏡，高清顯示屏，儀器窗口面板，手機保護貼等。它能夠減少光線反射，使光線更加柔和，提高顯示效果，降低眼睛疲勞。今天，讓我們一起來了解一下減反膜，感受它為我們的生活帶來的清晰與舒適。

下圖左邊是有鍍減反膜的平板玻璃，右邊是沒有鍍膜的玻璃。右邊沒鍍膜的玻璃燈光反射是很明顯的，左邊鍍了減反膜的玻璃燈光的反射就比較輕微。減少反射讓顯示的內容更加清晰地呈現出來，讓畫面呈現更舒適更清晰的感官視覺。

簡要介紹光學減反膜的發展歷史

早期研究：光學減反膜的概念最早可以追溯到19世紀末，當時科學家們開始研究光在不同介質界面的反射和折射現象。

單層減反膜：20世紀初，科學家們發現在玻璃表面涂覆一層具有特定厚度和折射率的薄膜可以顯著減少光的反射。這種單層膜是光學減反膜的最初形式。

多層減反膜：到了20世紀30年代，隨著對薄膜制備技術的進步，科學家們開始嘗試使用多層薄膜來進一步提高減反效果。多層膜由不同折射率的材料交替堆疊而成，能夠更有效地減少特定波長范圍內的反射。

設計和優化：20世紀50年代至70年代，隨著計算機技術的發展，光學減反膜的設計和優化變得更加精確?？茖W家們能夠計算出最佳的膜層厚度和材料組合，以達到最佳的減反效果。

寬波段減反膜：80年代以后，隨著對太陽能電池和其他光電設備需求的增加，寬波段減反膜的研究和開發變得尤為重要。這些膜能夠在更寬的光譜范圍內減少反射，提高光電轉換效率。

現代應用：進入21世紀，光學減反膜技術已經廣泛應用于各種高科技產品中，如智能手機、平板電腦的觸摸屏、高端相機鏡頭、太陽能電池板等。同時，隨著納米技術和新材料的發展，光學減反膜的性能也在不斷提升。

未來趨勢：未來的光學減反膜可能會更加注重環保、成本效益以及與不同材料的兼容性。此外，隨著對光電子學和光通信技術需求的增長，對高性能光學減反膜的需求也將持續增加。

光學減反膜的發展是一個不斷進步和創新的過程，它在提高光學系統性能、降低能耗以及推動相關產業發展方面發揮了重要作用。

光學減反膜（ARC）的原理

基于光的干涉效應。當光入射到不同介質的界面時，會發生反射和折射。在沒有減反膜的情況下，透明材料（如玻璃或塑料）的表面會反射一部分入射光，這會導致光的損失和圖像的模糊。為了減少這種反射，可以在透明材料的表面添加一層或多層具有特定厚度和折射率的薄膜。

光學減反膜工作原理的幾個關鍵點

光的干涉：當一列光波在薄膜上表面的反射光與薄膜下表面的反射光相遇時，它們會發生干涉。如果兩個反射波的相位相反（即相差180度），它們的振幅會相互抵消，導致反射光強度減弱。

四分之一波長層：為了實現相位差，減反膜的厚度通常設計為入射光在該膜中波長的四分之一（λ/4）。這樣，當光從薄膜的下表面反射時，它與從上表面反射的光波相位相反，從而相互抵消。

折射率匹配：減反膜的折射率應該介于空氣（n=1）和底層透明材料（如玻璃，折射率約為1.5）之間。這樣，當光從空氣進入薄膜，再到底層材料時，反射光波的振幅會逐漸減小。

多層膜：單層減反膜可以減少特定波長（通常為綠光，人眼最敏感的波長）的反射，但對其他波長的光減反效果有限。無法在較寬的波段內達到較低的反射，通過疊加多層不同折射率和厚度的薄膜，可以設計出較寬波段內反射更低的減反膜，從而達到更好的減反效果。

設計優化：通過精確計算和優化每層薄膜的厚度和折射率，可以得到一個在特定光譜范圍內具有最佳減反效果的膜系。

偏振效應：在實際應用中，入射光可能包含兩種偏振態：s偏振（垂直于入射面的振動）和p偏振（平行于入射面的振動）。優質的減反膜設計需要同時考慮這兩種偏振態的減反效果。

通過這些原理，光學減反膜能夠有效地減少光在透明材料表面的反射，提高透射光的比例，從而提高光學系統的性能，如提高太陽能電池的光電轉換效率、增強顯示器的圖像清晰度等。

減反膜的制作

光學減反膜的制作涉及到多種工藝和設備，主要包括真空蒸鍍、磁控濺射、溶膠-凝膠法、化學氣相沉積等。以下是這些工藝的簡要介紹：

真空蒸鍍：真空蒸鍍是一種物理氣相沉積（PVD）技術，通過在高真空環境中將材料加熱蒸發，使材料原子或分子從固態加熱轉變為氣態，然后在基片上凝結成膜。該工藝簡單、易操作，沉積速率高，效率高，廣泛應用于減反膜的制備。

磁控濺射：磁控濺射是一種在真空中進行的工藝，通過在靶材表面產生磁場，增強電離氣體的電離效率，使得靶材原子被濺射出來并在基片上沉積形成薄膜。該方法設備操作方便，成膜均勻，沉積速率高，沉積基材溫度低，是一種廣泛應用的鍍膜工藝。

溶膠-凝膠法：溶膠-凝膠法是一種自下而上的納米材料合成方法，通過溶液中的分子或分子集合體的化學聚合反應，形成穩定的溶膠，再經過凝膠化過程得到固態材料。

該工藝可以制備出均勻的納米孔結構，適用于制備具有特定折射率的減反膜材料。

化學氣相沉積（CVD）：CVD是一種通過化學反應在基片表面沉積薄膜的方法，反應物以氣態形式進入反應室，并在反應室內被激活，激活的反應物在基片表面分解或重組，形成固態薄膜。該工藝可以精確控制薄膜的化學組成和結構，適用于制備高性能的光學薄膜。

原子層沉積（ALD）：ALD是一種特殊的CVD技術，通過自限制的化學過程，一層一層地沉積材料，可以精確控制薄膜的厚度和成分。適用于在3D異形表面制備光學薄膜。

離子束輔助鍍膜：離子束輔助鍍膜是一種物理氣相沉積技術，通過離子束對蒸發或濺射出的薄膜材料原子或分子進行轟擊，增強其向基片的定向性，從而提高膜層的致密性。

在實際生產中，選擇哪種工藝取決于所需的薄膜特性、成本、效率以及生產規模。每種工藝都有其優缺點，例如真空蒸鍍和磁控濺射適合快速大面積生產，而溶膠-凝膠法和原子層沉積則適合制備高質量、高精度的薄膜。

蒸發機及鍍膜示意圖

濺發機及鍍膜示意圖 來源：光馳設備介紹資料

水晶光電是一家深耕光學賽道，在薄膜光學、半導體光學、精密制造等領域擁有強大的綜合競爭優勢。其產品廣泛應用于多種領域。水晶光電的光學減反膜產品主要包括以下幾種：

紅外截止濾光片（IRCF）：這是水晶光電的核心產品之一，用于智能手機攝像頭中，以提高成像質量。

薄膜光學面板：鍍硬質減反膜提供高耐用性，適用于需要耐磨表面處理的光學元件。這類產品包括智能手表表蓋、平板側面按鍵、攝像頭保護玻璃、后蓋鍍膜等，通過在玻璃、藍寶石、高強度化玻璃表面進行鍍膜工藝，改善光學性能并增強抗沖擊耐磨性能。

組合式棱鏡：利用潛望式棱鏡實現鏡頭長焦，可以在不增加手機厚度的同時提高變焦能力。

微棱鏡模塊：這是潛望式光學變焦攝像頭的核心器件，水晶光電在這一領域的研發和量產能力較強，能夠為智能手機攝像頭提供高端光學組件。

水晶光電通過持續的研發和技術創新，不斷擴展其產品線和服務范圍，以適應市場需求和行業發展趨勢。公司的產品和技術廣泛應用于消費電子、汽車電子、AR/VR、智能穿戴等多個領域。