유전체 코팅

금속 반사 필름의 장점은 간단한 제조 공정 및 넓은 작동 파장 범위이며, 그 단점은 높은 광학 손실 및 본질적으로 제한된 최대 반사율을 포함한다. 금속 반사 필름의 반사율을 향상시키기 위해, 특정 두께의 여러 유전체 층이 외부 표면 상에 증착되어 금속-유전체 반사 코팅을 형성할 수 있다. 금속-유전체 코팅은 특정 파장 또는 파면대에서 반사율을 향상시키지만, 이들은 순수 금속 필름의 중성 반사 특성을 손상시킨다는 것을 주목해야 한다. 모든 유전체 반사 코팅은 다중 빔 간섭 원리에 기초하여 동작한다. 반사 방지 코팅과는 달리, 광학 표면 상에 기판보다 높은 굴절률을 갖는 필름 재료를 증착하는 것은 반사율을 증가시킨다. 가장 간단한 다층 반사체는 기상 증착을 통해 증착되는 고굴절률 및 저굴절률 재료를 교대로 포함하며, 각 층의 광학 두께는 특정 광파의 1/4 파장과 같습니다. 이러한 조건 하에서, 각각의 인터페이스에서 반사된 광 벡터는 동일한 진동 방향을 공유하며, 결과적으로 필름 층의 수가 증가함에 따라 누적 진폭 향상을 초래한다.

유전체 코팅의 종류

기능과 구조에 따라 광학 박막 코팅은 일반적으로 다음 유형으로 분류됩니다.

1. 단일 층 코팅

전형적으로 반사 방지 (AR) 또는 고 반사 (HR) 목적을 위해 기판 상에 증착된 단일 유전체 필름. 반사율 및 투과율을 분석하기 위한 등가 인터페이스로서 단순화될 수 있다. 필름 두께가 만족할 때Nh = λ/4(N: 굴절률,H: 두께,Λ: 파장), 최대/최소 반사율이 달성된다. IfN <√ (nutor n₂)(엔타이: 입사 중간 굴절률,N₂: 기판 굴절률), AR이 실현되는 경우;N> √ (nutor n₂), HR이 달성된다. 완벽한 AR (N = √ (nutor n₂)) 희귀 한 재료가 필요합니다.

2. 다층 코팅

높은 반사, 색 분리, 필터링 또는 분극에 사용되는 다양한 굴절률을 가진 다중 유전체 층으로 구성됩니다. 등가 굴절률 개념은 분석을 단순화한다. 1/4 파장 두꺼운 층의 경우 (Nh = λ/4), 굴절률이있는 두 층Nute과N₂단일 레이어와 동일 할 수 있습니다.N_I = n₁²/n₂. 일반적인 설계에는 높은/낮은 또는 동일한 굴절률이 번갈아 나타나는 1/4 파 (QWOT) 및 반파 (HWOT) 스택이 포함됩니다.

3. 금속 코팅

높은 반사, 빔 분할 또는 편광을 위해 광학 구성 요소 상에 증착된 금속 필름. 반사율/투과율은 금속의 복잡한 굴절률 (N = n'in"어디N'과N"실수/허수 부분) 입니다. 금속은 강한 흡수를 나타냅니다 (큰N") 가시 파장에서 높은 반사율과 낮은 투과율을 제공합니다. 일반적인 재료: 알루미늄, 실버, 금, 크롬.

4. 그라디언트 코팅

분산 보정, 탈분극 또는 광대역 AR에 사용되는 두께 또는 위치를 따라 변화하는 굴절률을 갖는 유전체 필름. 그라디언트 코팅은 갑작스러운 인터페이스 반사를 최소화한다. 유형은 다음과 같습니다.

· 두께-구배 코팅: 층 두께는 공간적으로 변화한다 (예를 들어, 웨지/테이퍼).

· 색인-구배 코팅: 굴절률은 연속적으로 변화한다 (예를 들어, 선형/지수 프로파일).

광학 유전체 코팅의 응용

1. 레이저: 레이저 시스템은 자극 된 방출 및 증폭을 달성하기 위해 공진 캐비티 내에서 안정적인 스탠딩 파가 필요합니다. 고반사 또는 부분적으로 반사되는 광학 유전체 코팅이 캐비티의 양 단부에 적용되어 피드백 메커니즘을 형성한다.

2. 광학 기기: 렌즈, 프리즘, 필터, 빔 스플리터 및 편광기와 같은 구성 요소는 광학 유전체 코팅에 의존하여 성능과 안정성을 향상시킵니다. 이러한 코팅은 반사 손실을 줄이고, 투과율을 증가 시키며, 밝은 색 또는 분극을 수정하며, 온도, 습도, 먼지 및 긁힘과 같은 환경 요인으로부터 구성 요소를 보호합니다.

3. 통신 시스템: 광섬유, 레이저 다이오드, 변조기, 증폭기 및 스위치를 포함한 장치는 광학 유전체 코팅을 사용하여 효율성과 신호 대 잡음비를 최적화합니다. 삽입 손실을 최소화하고, 출력 전력을 높이고, 대역폭을 확장하고, 피드백 잡음을 억제하고, 더 높은 시스템 용량과 유연성을 위해 파장/모드 다중화를 가능하게합니다.

4. 태양 에너지 활용: 태양 전지, 화력 시스템 및 조명 장치는 광 유전체 코팅을 사용하여 변환 효율과 내구성을 향상시킵니다. 이러한 코팅은 흡수를 향상시키고, 반사를 감소시키고, 방사율을 조절하며, 열 복사를 억제하며, 특정 태양 파장의 선택적 이용 또는 배제를 가능하게 한다.