Оптическое покрытие

Оптическое покрытие

Оптическое покрытие представляет собой тонкий слой или слои материала, нанесенные на оптический элемент, такой как линза или зеркало, который изменяет способ отражения и пропускания света оптическим элементом.Одним типом оптического покрытия является антибликовое покрытие, которое уменьшает нежелательные отражения от поверхностей, обычно используемых на очках и объективах фотоаппаратов.Другой тип — покрытие с высокой отражающей способностью, которое можно использовать для изготовления зеркал, отражающих более 99,99% света.Более сложные оптические покрытия, обладающие более высоким коэффициентом отражения на определенных длинах волн и просветлением на больших расстояниях, позволяют производить дихроичные тонкопленочные фильтры.

Тип покрытия

Кривые зависимости отражения от длины волны при нормальном падении для металлических зеркал из алюминия (Al), серебра (Ag) и золота (Au)

Простейшие оптические покрытия представляют собой тонкие слои металла, например алюминия, которые наносятся на стеклянную подложку для формирования стеклянной поверхности. Этот процесс называется серебрением.Используемый металл определяет отражающие свойства зеркала;алюминий - самое дешевое и наиболее распространенное покрытие с коэффициентом отражения примерно 88–92% в видимом спектре.Более дорогим является серебро, которое имеет коэффициент отражения 95–99% даже в дальнем инфракрасном диапазоне, но имеет пониженный коэффициент отражения (<90%) в синей и ультрафиолетовой областях спектра.Самым дорогим является золото, которое полностью инфракрасное.Обеспечивает превосходную отражательную способность (98–99 %), но ограниченную отражательную способность при длинах волн менее 550 нм, что приводит к характерному золотистому цвету.

Контролируя толщину и плотность металлического покрытия, можно уменьшить отражательную способность и увеличить коэффициент пропускания поверхности, в результате чего получится полусеребряное зеркало.Иногда их используют как «зеркала с односторонним движением».

Другим основным типом оптического покрытия является диэлектрическое покрытие (то есть использование в качестве подложки материалов с разными показателями преломления).Они состоят из тонких слоев материалов, таких как фторид магния, фторид кальция и различных оксидов металлов, которые наносятся на оптические подложки.Тщательно выбирая точный состав, толщину и количество этих слоев, можно настроить отражательную способность и коэффициент пропускания покрытия для получения практически любого желаемого свойства.Коэффициент отражения поверхности может быть снижен ниже 0,2%, что приводит к образованию просветляющего (AR) покрытия.Напротив, с покрытиями с высоким коэффициентом отражения (HR) коэффициент отражения может быть увеличен до более чем 99,99%.Уровень отражательной способности также можно настроить на определенное значение, например, для получения зеркала, отражающего 90% в определенных диапазонах длин волн и пропускающего 10% падающего на него света.Такие зеркала обычно используются в качестве выходных ответвителей в светоделителях и лазерах.В качестве альтернативы покрытие может быть спроектировано таким образом, чтобы зеркало отражало только узкую полосу длин волн, создавая оптический фильтр.

Универсальность диэлектрических покрытий привела к их использованию во многих научных оптических приборах, таких как лазеры, оптические микроскопы, телескопы-рефракторы и интерферометры, а также в потребительских устройствах, таких как бинокли, очки и фотографические линзы.

Диэлектрические слои иногда наносятся поверх металлических пленок для создания защитного слоя (например, двуокись кремния на алюминии) или для увеличения отражательной способности металлической пленки.Комбинации металлов и диэлектриков также используются для создания усовершенствованных покрытий, которые нельзя получить никаким другим способом.Примером может служить так называемое «идеальное зеркало», которое демонстрирует высокое (но несовершенное) отражение с необычно низкой чувствительностью к длине волны, углу и поляризации.