冷光镜和热反镜光学薄膜设计和应用

冷光镜和热反镜光学薄膜设计和应用

冷光镜（Cold Mirror）与热反镜（Hot Mirror）二者都属于二向色分光镜（Dichroic Mirror），是多层介质薄膜光学元件，依靠薄膜干涉实现波长选择性反射 / 透射，核心用于分离可见光与红外热辐射。

产品

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定义和工作原理
冷光镜（Cold Mirror）:光谱特征是反射可见光，透射红外光；因为反射的可见光不带红外热量，因此称为冷光镜。
热反镜（Hot Mirror，热镜）：光谱特征是反射近红外光，透射可见光；因为近红外热辐射被反射，因此称为热反镜。
二者均基于多层介质薄膜干涉原理，通过在基底（石英/K9玻璃/蓝宝石等）表面交替蒸镀高低折射率介质膜层（如 SiO₂、TiO₂、Ta₂O₅等），每层光学厚度控制在目标波长的 1/4λ。光线入射到膜堆，在各膜层界面发生反射、折射；不同界面的反射光发生相长干涉 / 相消干涉，从而导致目标波长范围内实现反射和透射。

设计思路和膜系典型结构
冷光镜典型技术规格要求：入射角度通常45度（也可以指定其他角度），可见光高反射：400~700 nm，平均反射率 R≥95%；；近红外波段高透过：700~1200 nm，平均透射率 T≥85%（近红外，光源热辐射主要区间）。
热反镜典型技术规格要求：入射角度通常45度（也可以指定其他角度），可见光高透过：400~700 nm，平均透射率 T≥90%；；近红外波段高反射：700~1200 nm，平均反射率 R≥90%；（近红外，光源热辐射主要区间）。
膜堆结构：基底 | [H L]^n | 空气；H = 高折射率膜，L = 低折射率膜；通常采用SIO2作为低折射率镀膜材料，TIO2/TA2O5等作为高折射率材料。采用离子辅助镀膜工艺或者溅射镀膜工艺，交替蒸镀H/L在基底表面。
基底材质：熔融石英（高功率场景）、K9玻璃（常规场景）等。
注意事项
1.角度容差：二向色镜光谱对入射角非常敏感；系统需要控制光线入射角度范围；
2.偏振：45° 使用时，s、p 偏振光谱曲线错开，会造成光谱畸变；对颜色均匀性要求高的场景，必须消偏振设计；
3.高端应用时后处理：增透膜可选（基底背面镀 AR 膜，减少背面反射杂散光）。
3.应用场景
1.卤素灯 / 氙灯光源：光源发出可见光同时伴随大量红外热辐射；冷镜把可见光反射投向光路，红外直接穿透冷镜向后散去，不让红外热量进入后续光学系统。应用：投影仪、显微镜照明、舞台灯光、光纤耦合光源。
2. 机器视觉光源：高亮度环形光源、同轴光源，降低被照射物体受热。
3. 光谱仪：可见光分光光路，分离红外热噪声。
4. 医疗光学：内窥镜冷光源。
5.光源窗口滤热：可见光透过，红外热辐射反射回光源侧，保护后续光学元件（透镜、滤光片、样品）不被红外加热。应用：放映机、太阳模拟器、氙灯系统。
6.红外阻断：相机镜头、光学观测窗口，阻挡红外干扰，保证可见光色彩保真。
7.光伏 / 太阳能测试：可见光透射，红外反射控温。
8.激光系统：可见光准直，隔离红外杂散光。
北京微光远航科技有限公司(Maxoptics.cn)是一家位于中国北京的专业光学滤光片制造商。公司生产和销售各种光学滤光片、激光元件、透镜和棱镜。光学滤光片类型包括带通滤光片、干涉截止滤光片、光分束器、二向色镜、陷波滤光片和中性密度滤光片等；光谱范围涵盖紫外、可见光、近红外以及中远红外。
采用离子辅助沉积、磁控溅射涂层技术制备的高功率激光元件,具有高损伤阈值,包括激光窗口、反射镜、激光分束器、激光线性滤光片、激光分色滤光片和激光偏振滤光片。