過去一直用於(yu) 低端、一次性、非成像消費類應用的塑料光學元件（或稱聚合物/有機光學元件），已經在性能和耐用性方麵獲得了大幅提升，並且正在進入非傳(chuan) 統工業(ye) 、汽車和醫藥等行業(ye) 。這些新的應用不僅(jin) 對塑料光學元件本身提出了挑戰，而且也對附著其上的光學鍍膜提出了挑戰。業(ye) 界的一位鍍膜專(zhuan) 家曾指出：“如果沒有光學鍍膜，幾乎所有的現代光學應用或係統都將失敗。” 
      
　　目前，業(ye) 界正在開發並商用適用於(yu) 數碼相機、條形碼掃描器、光纖傳(chuan) 感器與(yu) 通信網絡以及生物計量安全係統等領域的光學鍍膜。隨著市場對低成本、高性能的塑料光學元件的青睞與(yu) 日俱增，一些新的鍍膜技術已經湧現出來以滿足新的應用需求。

　　為(wei) 何選擇塑料光學元件？ 
          
　　與(yu) 玻璃光學元件相比，塑料光學元件的重量要輕2~5倍，這使得它們(men) 更加適用於(yu) 夜視頭盔、現場便攜式成像應用以及重複使用或一次性醫療器械（如腹腔鏡）等領域。此外，由於(yu) 塑料光學元件可以根據安裝需要模塑成型，因此能大幅減少裝配步驟，降低製造成本。 
      
　　塑料光學元件可用於(yu) 大部分可見光應用中。對於(yu) 其他近紫外和近紅外應用，丙烯酸（卓越的透明度）、聚碳酸酯（最佳的衝(chong) 擊強度）和環烯烴（高耐熱性和耐用性，較低的水吸收）等常用材料的傳(chuan) 輸波長範圍為(wei) 380~100nm）。在塑料光學元件表麵增加鍍膜，是為(wei) 了提升其傳(chuan) 輸或反射性能，增加耐用性。 
      
　　厚層鍍膜（厚度通常約1μm或更厚）主要起到保護層的作用，同時也能為(wei) 隨後的薄層鍍膜改善附著性和牢固性。薄層鍍膜包括二氧化矽（SiO2）、氧化鉭、氧化鈦、氧化鋁、氧化铌以及鉿氧化物（SiO2、Ta2O5、TiO2、Al2O3、Nb3O5和HfO2）；典型的金屬鏡麵鍍膜有鋁（Al）、銀（Ag）和金（Au）。氟化物或氮化物則很少用於(yu) 鍍膜，因為(wei) 要獲得好的鍍膜質量，需要較高的熱量，這與(yu) 塑料元件鍍膜所需要的低熱量沉積條件不符。

　　然而，盡管塑料光學元件具有諸多優(you) 點，它們(men) 的使用也會(hui) 帶來一些新的挑戰。“一些適用於(yu) 玻璃光學元件的鍍膜設計，可能並不適用於(yu) 塑料光學元件，因為(wei) 塑料光學元件具有較高的熱膨脹係數。為(wei) 了消除附著性和開裂問題，Optical Dynamics公司提供了另一種替代方案：液體(ti) 聚合物納米複合材料鍍膜。應用來自Optical Dynamics公司的一種稱為(wei) NanoClear的鍍膜係統，不需要真空室就能完成鍍膜，並且具有類似於(yu) 聚合物基材的熱膨脹性能，從(cong) 而能避免由於(yu) 過熱引起的開裂問題（見圖1）。

　　圖1：經過壓痕後，塑料光學元件上的真空鍍膜顯示出了脆性破壞（上圖a）。作為(wei) 一種替代方案，無需使用真空室的液體(ti) 聚合物納米複合材料鍍膜，經過壓痕後並沒有出現破損（上圖b）。該鍍膜可用於(yu) 反射膜或增透膜（下圖）。 
      
　　應用 

　　當重量、成本和易於(yu) 組裝性是使用一個(ge) 光學元件的主要考慮因素時，塑料光學元件通常是最佳選擇。G-S Plastic Optics公司目前正在為(wei) 一家財富500強公司定製一種用於(yu) 掃描儀(yi) 中的反射光學元件（見圖2）。“這個(ge) 高精密元件實際上是一個(ge) 陣列，該陣列由15個(ge) 球形元件和15非球形元件組成，並沿著產(chan) 品的長度分部。”G-S Plastic Optics公司新業(ye) 務開發總監Will Beich表示，“每個(ge) 光學元件的位置精度約為(wei) ± 30μm，形狀公差在3μm以內(nei) 。為(wei) 了減少掃描儀(yi) 中的雜散光，要對光學元件鍍上增強的鋁膜。”  

　　圖2：為(wei) 一種專(zhuan) 用掃描儀(yi) 定製的反射光學元件，由球形元件和非球形元件構成的陣列組成（有鍍鋁膜和未鍍膜的）。Beich表示，之所以選擇鍍鋁膜，是因為(wei) 它能反射可見光，並且比銀膜更環保耐用。“我們(men) 選擇自己對產(chan) 品鍍膜，這樣我們(men) 就能更充分地控製生產(chan) 中的所有環節。在這種情況下，通過定製設計托盤以與(yu) 我們(men) 的封裝和鍍膜設施協同工作，使整個(ge) 製造過程進一步簡化，從(cong) 而提高了整體(ti) 生產(chan) 力。”Beich補充道。

鍍膜的塑料光學元件的另一個(ge) 常見的應用領域是眼鏡。“目前，眼鏡片上的防反射（AR）鍍膜已經非常普遍，超過95％的眼鏡都使用塑料鏡片，而為(wei) 鏡片鍍膜確實是一個(ge) 技術奇跡，它代表了20年來鍍膜技術的進步。”Opticote公司總裁Edwin Ellefsen說，“除了光學和美觀要求外，物理耐用性為(wei) 鏡片鍍膜帶來了特殊的挑戰。首先，眼鏡片通常是由眾(zhong) 多的基體(ti) 材料製造而成，這些材料通常包括二甘醇烯丙基碳酸酯、聚碳酸酯等。這些基體(ti) 材料材具有吸水性（這將導致鍍膜會(hui) 受到來自基體(ti) 材料方麵的水蒸汽的損傷(shang) ）和較高的熱膨脹係數，因此會(hui) 導致鍍膜不牢固或受損。”Ellefsen補充說，“另外，人們(men) 經常會(hui) 用含有化學物品的液體(ti) 清洗鏡片，用粗糙的紙巾或手帕擦拭鏡片，冬季還要忍耐室內(nei) 外較大的溫差，偶爾還會(hui) 不小心正麵朝下從(cong) 桌子上滑落到地上……因此，對鏡片的耐油性的要求可見一斑。”

　　為(wei) 了滿足眼鏡片的應用需求，Opticote公司對鏡片的基材仔細分類，並通過適當的水性和溶劑型清洗步驟清洗。經過徹底幹燥後，進行真空表麵處理，之後是附著層和麵向基材的屏障層（見圖3）。接下來再鍍防反射膜，隨後是更多的屏障層，最後，用化學方法鍍上一層不易被水沾濕的/憎油的頂層膜，以保持鍍膜鏡片的清潔。

　　圖3：兩(liang) 個(ge) 鏡片的圓頂部分正準備裝入真空鍍膜室。塑料光學元件的另一個(ge) 應用領域是飛行硬件。例如，在抬頭顯示器（HUD）應用中，元件的重量是一個(ge) 重要的考慮因素。塑料光學元件是HUD應用的理想選擇。像許多其他複雜的光學係統一樣，在HUD中為(wei) 了避免雜散發射引起的散射光，因此需要鍍上防反射膜。雖然也可以鍍上高反射的金屬膜和多層氧化物增強膜，但是依然需要業(ye) 界繼續開發新技術，以支持塑料光學元件邁入更多的新興(xing) 應用領域。

　　超越傳(chuan) 統的鍍膜目前，德國應用光學和精密工程弗勞恩霍夫研究所（Fraunhofer IOF）正在研究一些創新的等離子蝕刻過程，以期能直接在聚合物光學元件上建力防反射的納米結構（見圖4）。 #p#分頁標題#e#

　　圖4：對聚合物材料如有機玻璃（PMMA）進行直接等離子體(ti) 刻蝕，創建出亞(ya) 微米級的表麵結構（a），以此作為(wei) 防反射膜（b）。 

　　生物仿生研究發現，蛾蟲的眼睛具有卓越的防反射弧性能，Fraunhofer IOF的研究人員一直努力在聚合物材料中製造亞(ya) 微米級別的蛾眼結構，作為(wei) 防反射膜。[1]在這項研究中，聚合物光學元件具有獨特的優(you) 勢：這些表麵結構可以在聚合物光學元件內(nei) 部或是在有機塗層材料（如三聚氰胺）中直接製造，而這些有機塗層材料既可用於(yu) 玻璃光學元件，也可用於(yu) 塑料光學元件。

　　研究人員已經為(wei) 有機玻璃（PMMA）、聚碳酸酯開發出了專(zhuan) 門的鍍膜過程。最近，Fraunhofer IOF已經為(wei) 奧迪車製造了一種聚合物儀(yi) 表盤窗口，其在外表麵上通過等離子體(ti) 離子輔助沉積（PIAD）方法沉積了堅硬的防反射膜（見圖5）。雖然奧迪儀(yi) 表盤窗口是一個(ge) 展示樣品，並沒有投入生產(chan) ，但是結果已經令人非常滿意，它在降低車輛的重量方麵具有較大的潛力。

　　圖5：用有機玻璃為(wei) 奧迪A6製造的儀(yi) 表盤窗口，左圖沒有鍍膜，右圖鍍有防反射膜。