Optinen pinnoite

Optinen pinnoite

Optinen pinnoite on ohut kerros tai kerroksia materiaalia, joka on kerrostettu optiselle elementille, kuten linssille tai peilille ja joka muuttaa tapaa, jolla optinen elementti heijastaa ja lähettää valoa.Eräs optisen pinnoitteen tyyppi on heijastamaton pinnoite, joka vähentää ei-toivottuja heijastuksia pinnoilta ja jota käytetään yleisesti silmälaseissa ja kameran linsseissä.Toinen tyyppi on erittäin heijastava pinnoite, jonka avulla voidaan valmistaa peilejä, jotka heijastavat yli 99,99 % valosta.Monimutkaisemmat optiset pinnoitteet, joilla on korkeampi heijastuskyky tietyillä aallonpituuksilla ja heijastuksenesto pidemmillä alueilla, mahdollistavat dikroisten ohutkalvosuodattimien valmistamisen.

Pinnoitetyyppi

Alumiini- (Al), hopea- (Ag) ja kulta- (Au) -metallipeilien heijastus vs. aallonpituuskäyrät normaalilla esiintymisnopeudella

Yksinkertaisimmat optiset pinnoitteet ovat ohuita metallikerroksia, kuten alumiinia, jotka kerrostetaan lasisubstraatille lasipinnan muodostamiseksi, jota kutsutaan hopeaksi.Käytetty metalli määrää peilin heijastusominaisuudet;alumiini on halvin ja yleisin pinnoite, jonka heijastuskyky näkyvässä spektrissä on noin 88–92 %.Kalliimpaa on hopea, jonka heijastuskyky on 95–99 % jopa kauko-infrapunassa, mutta sen heijastuskyky on pienempi (<90 %) sinisellä ja ultraviolettispektrialueella.Kallein on kulta, joka on täyttä infrapunaa.Tarjoaa erinomaisen (98–99 %) heijastavuuden, mutta rajallisen heijastuskyvyn alle 550 nm:n aallonpituuksilla, mikä johtaa erottuvaan kultaiseen väriin.

Säätämällä metallipinnoitteen paksuutta ja tiheyttä voidaan vähentää heijastavuutta ja lisätä pinnan läpäisykykyä, mikä johtaa puolihopeaan peiliin.Näitä käytetään joskus "yksisuuntaisina peileinä".

Toinen tärkeä optisen pinnoitteen tyyppi on dielektrinen pinnoite (eli materiaalien käyttö, joilla on erilaiset taitekertoimet substraattina).Ne koostuvat ohuista materiaalikerroksista, kuten magnesiumfluoridista, kalsiumfluoridista ja erilaisista metallioksideista, jotka kerrostuvat optisille substraateille.Valitsemalla huolellisesti näiden kerrosten tarkka koostumus, paksuus ja lukumäärä, pinnoitteen heijastavuus ja läpäisykyky voidaan säätää tuottamaan käytännössä mitä tahansa haluttua ominaisuutta.Pinnan heijastuskerrointa voidaan pienentää alle 0,2 %, jolloin saadaan heijastamaton (AR) pinnoite.Sitä vastoin korkean heijastuksen (HR) pinnoitteilla heijastavuus voidaan nostaa yli 99,99 prosenttiin.Heijastavuustasoa voidaan myös säätää tiettyyn arvoon, esimerkiksi sellaisen peilin tuottamiseksi, joka heijastaa 90 % tietyillä aallonpituusalueilla ja läpäisee 10 % sille osuvasta valosta.Tällaisia ​​peilejä käytetään yleisesti lähtökytkiminä säteenjakajissa ja lasereissa.Vaihtoehtoisesti pinnoite voidaan suunnitella siten, että peili heijastaa vain kapeaa aallonpituuskaistaa, jolloin syntyy optinen suodatin.

Dielektristen pinnoitteiden monipuolisuus on johtanut niiden käyttöön monissa tieteellisissä optisissa instrumenteissa, kuten lasereissa, optisissa mikroskoopeissa, refraktoriteleskoopeissa ja interferometreissä, sekä kuluttajalaitteissa, kuten kiikareissa, silmälaseissa ja valokuvauslinsseissä.

Eristäviä kerroksia levitetään joskus metallikalvojen päälle suojaavan kerroksen muodostamiseksi (kuten piidioksidia alumiinille) tai lisäämään metallikalvon heijastavuutta.Metallin ja dielektristen yhdistelmien avulla luodaan myös edistyksellisiä pinnoitteita, joita ei voida valmistaa millään muulla tavalla.Esimerkki on niin sanottu "täydellinen peili", jolla on korkea (mutta epätäydellinen) heijastus ja epätavallisen alhainen herkkyys aallonpituudelle, kulmille ja polarisaatiolle.