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Layertec 金屬/電介質(zhì)/光學(xué)/激光應(yīng)用涂層

簡(jiǎn)要描述:Layertec 金屬/電介質(zhì)/光學(xué)/激光應(yīng)用涂層
金屬是鏡子制造中常見(jiàn)的材料。拋光金屬,特別是金,銅和青銅,在古代世界已被用作鏡子。在中世紀(jì),使用鍍?cè)诓A系腻a箔和汞制作了在可見(jiàn)光譜范圍內(nèi)反射率相對(duì)恒定的鏡子。玻璃上的薄膜金屬涂層的時(shí)代始于19世紀(jì),當(dāng)時(shí)Justus von Liebig發(fā)現(xiàn)可以使用硝酸銀和醛來(lái)制造銀薄膜。

  • 產(chǎn)品品牌:其他品牌
  • 廠商性質(zhì):代理商
  • 更新時(shí)間:2021-05-07
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詳細(xì)介紹

品牌其他品牌價(jià)格區(qū)間面議
組件類別光學(xué)元件應(yīng)用領(lǐng)域醫(yī)療衛(wèi)生,環(huán)保,化工,電子,綜合

Layertec 金屬/電介質(zhì)/光學(xué)/激光應(yīng)用涂層

金屬涂層

金屬是鏡子制造中常見(jiàn)的材料。拋光金屬,特別是金,銅和青銅,在古代世界已被用作鏡子。在中世紀(jì),使用鍍?cè)诓A系腻a箔和汞制作了在可見(jiàn)光譜范圍內(nèi)反射率相對(duì)恒定的鏡子。玻璃上的薄膜金屬涂層的時(shí)代始于19世紀(jì),當(dāng)時(shí)Justus von Liebig發(fā)現(xiàn)可以使用硝酸銀和醛來(lái)制造銀薄膜。

用于精密光學(xué)和激光物理學(xué)的反射鏡是通過(guò)蒸發(fā)或?yàn)R射技術(shù)生產(chǎn)的。LAYERTEC使用磁控濺射技術(shù)來(lái)制造金屬涂層。這導(dǎo)致涂層具有極低的雜散光損耗。此外,還可以高精度地生產(chǎn)透明的,即非常薄的金屬涂層。有關(guān)我們的金屬鏡和中性密度濾鏡的詳細(xì)信息,請(qǐng)查閱我們的目錄。

有關(guān)銀鏡的更多信息,您還可以參考我們的fs應(yīng)用銀鏡部分。

下圖概述了常見(jiàn)金屬的反射率。


不同金屬的反射率

使用提示

在下文中,我們對(duì)這些金屬的使用以及防護(hù)涂層的作用提供了一些提示:

ØVIS和NIR中的最高反射率

ØLAYERTEC通過(guò)磁控濺射產(chǎn)生保護(hù)層。這些具有非常高的填充密度的層使得銀鏡像其它金屬(例如鋁)的鏡子一樣穩(wěn)定。也證明了在正常大氣中10年的壽命。

Ø必須使用保護(hù)層,因?yàn)槲幢Wo(hù)的銀化學(xué)上不穩(wěn)定且柔軟

Ø請(qǐng)參閱我們目錄中的單獨(dú)數(shù)據(jù)表

Ø與NIR中與銀具有類似的反射率

Ø化學(xué)穩(wěn)定但柔軟

Ø需要保護(hù)層使金鏡可以清潔

Ø我們建議使用受保護(hù)的銀鏡代替受保護(hù)的金,因?yàn)闉R射的保護(hù)層克服了銀的不足,并且由于波長(zhǎng)范圍更廣,反射率稍高且價(jià)格更優(yōu)惠而成為更好的選擇。

Ø請(qǐng)參閱我們目錄中的單獨(dú)數(shù)據(jù)表

ØVIS和NIR的反射率較高且恒定

Ø最高的紫外線反射率

Ø表面氧化層在深紫外線中吸收

Ø建議使用保護(hù)層,因?yàn)殇X是柔軟的

Ø請(qǐng)參閱我們目錄中的單獨(dú)數(shù)據(jù)表

金屬介電涂層

通常,由金屬和介電層組成的所有層系統(tǒng)都可以稱為“金屬介電涂層”。最熟悉的是由介電層隔開(kāi)的透明金屬層組成的金屬介電濾波器。這些濾光片的特點(diǎn)是由于金屬層的反射率和吸收率而導(dǎo)致很寬的阻擋范圍。傳輸帶的光譜位置取決于介電間隔層的光學(xué)厚度。

在但是,在此我們要引起讀者對(duì)金屬介電反射器的注意。金屬和金屬涂層顯示出極寬的自然反射率,但是,其在UV光譜范圍(鋁)中限制為大約90%,在VIS(銀)中限制為96%,在NIR(金和銀)中限制為99%。而且,大多數(shù)金屬必須用介電涂層保護(hù),以克服化學(xué)(銀)或機(jī)械穩(wěn)定性(鋁,銀,金)的限制。

更嚴(yán)格地說(shuō),幾乎所有金屬鏡都是金屬介電涂層。防護(hù)涂層始終會(huì)影響金屬的反射率。任何厚度的單個(gè)介電層都會(huì)降低光譜大部分部分的反射率。但是,金屬上的多層涂層可以提高金屬涂層的反射率。反射率的帶寬也可以針對(duì)非常寬的光譜范圍進(jìn)行優(yōu)化,如下圖所示。


受保護(hù)的銀鏡和金屬介電銀鏡的反射光譜,均針對(duì)在天文望遠(yuǎn)鏡中使用的可見(jiàn)光譜范圍內(nèi)的高反射率進(jìn)行了優(yōu)化。

激光應(yīng)用涂層

近年來(lái),基于摻Y(jié)b的晶體或纖維的激光器變得越來(lái)越重要?;赮b:YAG以及摻Y(jié)b的光纖開(kāi)發(fā)了高功率連續(xù)激光器。Yb:YAG和Yb:KGW激光器也可以用作高功率ns,ps或fs激光器。

反射鏡


圖1:HR腔鏡(a)和HR轉(zhuǎn)向鏡(b)的反射光譜

輸出功率*(例如> 10kW cw)的激光器通?;赮b:YAG。 LAYERTEC已開(kāi)發(fā)出不同的涂料設(shè)計(jì),以應(yīng)對(duì)非凡的高通量。 設(shè)計(jì)針對(duì)連續(xù)輻射或ns脈沖或ps脈沖進(jìn)行了優(yōu)化。

短波通濾光片


圖2:陡邊短波通濾光片的透射光譜

HR(0°,1030nm)> 99.9%,HT(0°,808-980nm)> 99.5%(后側(cè)AR涂層)

特殊功能

Ø邊緣很陡的短波長(zhǎng)通過(guò)濾光片,用作摻有Yb的材料(例如Yb:YAG,Yb:KGW,摻Y(jié)b的光纖)用作固態(tài)激光器的泵浦反射鏡

Ø對(duì)于Nd摻雜和Yb-Nd共摻雜的材料也很有用

Ø在808nm–990nm處的透射率T> 99%,在1030nm處的反射率R> 99.9%,即在4%的激光波長(zhǎng)范圍內(nèi)從高透射率范圍過(guò)渡到高反射率范圍

Ø*的激光損傷閾值(100 MW / cm2 cw at 1064nm *)

Ø熱和氣候穩(wěn)定

*耶拿大學(xué)弗里德里希-席勒大學(xué)物理研究所用高功率光纖激光器測(cè)量

長(zhǎng)波通濾光片


圖3:HR(0,915 – 980 nm)> 99.8%的陡邊長(zhǎng)波通濾光片的透射光譜

HT(0°,1030 – 1200 nm)> 97%,用作光纖激光器的輸出鏡(背面鍍AR)


圖4:阻擋二極管輻射的光纖激光器的輸出鏡的反射光譜在980nm處具有1030-1100nm的部分反射率R = 10%

長(zhǎng)波通濾光片的陡峭邊緣也可以與在激光輻射的波長(zhǎng)范圍內(nèi)定義的部分反射率組合。

薄膜偏振片


圖5:薄膜偏振片的S偏振和P偏振光的反射光譜

設(shè)計(jì)用于ps脈沖的高激光損傷閾值(AOI = 55°)

薄膜偏振片是ns激光和ps激光中的再生放大器的關(guān)鍵元件。

 

基于Yb摻雜材料的皮秒激光器

皮秒激光器,即具有幾百個(gè)fs到10ps的脈沖長(zhǎng)度的激光器,可以基于Yb:YAG-,Yb:KGW-和Yb:KYW來(lái)構(gòu)建。這些激光使材料加工過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生不希望的熱效應(yīng),例如熔化,從而導(dǎo)致了之前沒(méi)有的加工精度。此外,皮秒激光器不需要require脈沖放大,與fs激光器相比,它降低了成本,并且激光晶體沒(méi)有顯示可實(shí)現(xiàn)高輸出功率的熱透鏡。最近,已經(jīng)證明,基于Yb:YAG平板晶體,平均功率為400W(770fs,1MHz)的激光器是可能的。

皮秒激光光學(xué)器件需要特殊設(shè)計(jì)的光學(xué)器件才能達(dá)到較高的激光損傷閾值。 有關(guān)詳細(xì)信息,請(qǐng)參見(jiàn)此處。

對(duì)于通常用于ps范圍至幾百fs范圍內(nèi)的脈沖壓縮的GTI反射鏡,請(qǐng)參見(jiàn)此處。

 

激光應(yīng)用涂層

Ruby和Alexandrite激光特別適用于醫(yī)療激光應(yīng)用,工作頻率分別為694nm和755nm。 LAYERTEC為兩種波長(zhǎng)提供廣泛的激光光學(xué)器件,具有很高的激光誘導(dǎo)損傷閾值和長(zhǎng)壽命。除了用于校準(zhǔn)光學(xué)系統(tǒng)的典型波長(zhǎng)組合(例如694nm + 633nm)以外,LAYERTEC產(chǎn)品的一個(gè)特殊功能是同一設(shè)備中醫(yī)療應(yīng)用中使用的其他常見(jiàn)波長(zhǎng)的多種組合,但來(lái)自不同的激光源(例如532nm) + 694nm)。

腔鏡

Ø反射率:使用蒸發(fā)和濺射在AOI = 0°時(shí)R> 99.8 ... R> 99.9%

Ø高損傷閾值(800 MW / cm2,35ns脈沖長(zhǎng)度)


圖1:694nm(a)和755nm(b)的腔鏡的反射光譜

轉(zhuǎn)向鏡

Ø反射率:對(duì)于隨機(jī)偏振光,AOI = 45°時(shí)R> 99.5%

Ø集成導(dǎo)頻激光束對(duì)準(zhǔn)(例如在630 - 650nm)

Ø高損傷閾值(800 MW / cm2,35 ns脈沖長(zhǎng)度)


圖2:694nm的轉(zhuǎn)向鏡與633nm處的導(dǎo)向激光組合的反射光譜(非偏振光)

合束器

Ø通過(guò)濺射技術(shù)精確調(diào)節(jié)反射率

Ø集成的引導(dǎo)激光束對(duì)準(zhǔn)(例如635nm)

Ø具有特殊設(shè)計(jì)的高性能和成本優(yōu)化解決方案


圖3:特殊光束組合器在694nm和633nm處的反射光譜:

a)PRr(45°,694nm)= 99.0%+ Rr(45°,633nm)<35%

b)Rr(45°,630-640nm)> 35%+ Rp(45°,694nm)<0.3%

輸出耦合器和透鏡


圖4:增透膜在694nm和755nm處的反射光譜:a)AR(0°,694nm)<0.2%,b)AR(0°-30°,755nm)<0.5%

Ø反射率精確調(diào)整的輸出耦合器

ØAR涂層在輸出耦合器的背面以及熔融石英制成的透鏡和窗戶的兩側(cè)均具有剩余反射率R <0.2%

 

激光應(yīng)用涂層

LAYERTEC專門(mén)從事激光應(yīng)用光學(xué)器件的生產(chǎn),其波長(zhǎng)范圍從VUV(157nm及以下)到NIR(?4μm)。

激光的光學(xué)涂層最常見(jiàn)的類型是高反射鏡(對(duì)于法向入射,作為諧振鏡,對(duì)于AOI = 45°作為轉(zhuǎn)向鏡),對(duì)于輸出耦合器和分束器的部分反射鏡,以及用于窗戶和透鏡的抗反射涂層。較復(fù)雜的激光器類型的涂層組合了多達(dá)三個(gè)高反射率的波長(zhǎng)范圍(例如,對(duì)于激光波長(zhǎng)和諧波)和多達(dá)三個(gè)具有高透射率的波長(zhǎng)范圍(例如,對(duì)于泵浦波長(zhǎng),諧波或用于抑制其他激光線)。在大波長(zhǎng)范圍內(nèi)發(fā)射激光的情況下,需要寬帶反射鏡和為平滑群延遲和群延遲色散頻譜而優(yōu)化的反射鏡。染料激光器,鈦藍(lán)寶石激光器,光學(xué)參量振蕩器(OPO)和飛秒激光器。

除了反射率和透射率之外,還必須優(yōu)化激光應(yīng)用的涂層,以降低光學(xué)損失和提高激光誘導(dǎo)的損傷閾值。

用于VIS和NIR的濺射光學(xué)鍍膜具有極低的雜散光和吸收損耗(均為10–5左右)。 HR鏡的反射率或磁控濺射產(chǎn)生的部分反射鏡的反射率與透射率之和遠(yuǎn)高于99.9%。最近測(cè)得的濺射鍍膜和蒸發(fā)鍍膜在NIR中的吸收損失約為3–30ppm。蒸發(fā)的涂層在VIS–NIR區(qū)域顯示的雜散光損失約為10–3,而在UV和VUV中則高達(dá)10–2。然而,蒸發(fā)的涂層在紫外線下顯示出低的吸收損失。

cw和ns激光光學(xué)器件的損壞主要與熱效應(yīng)有關(guān),例如吸收增加–涂層材料的固有吸收或缺陷吸收–或?qū)嵝圆詈屯繉尤刍瘻囟鹊?。高功率涂料既需要控制涂料的固有性能,又需要減少涂層中的缺陷。皮秒和飛秒激光光學(xué)器件的激光損傷主要是由場(chǎng)強(qiáng)效應(yīng)引起的。這些激光器的高功率涂層需要非常特殊的涂層設(shè)計(jì)。

根據(jù)ISO 11254-1標(biāo)準(zhǔn)(cw-LIDT和1 –LIDT上的1,即單脈沖LIDT),ISO 11254-2(S 1,即多脈沖LIDT),確定激光誘導(dǎo)損傷閾值(LIDT) ISO 11254-3(針對(duì)一定數(shù)量的脈沖的LIDT)要求激光系統(tǒng)以單模運(yùn)行,精確的光束診斷以及在線和離線損壞檢測(cè)系統(tǒng)。這就是為什么只有數(shù)量有限的測(cè)量系統(tǒng)只能使用幾種類型的激光器的原因(例如,Laserzentrum Hannover的1064nm)。對(duì)于某些突出的激光波長(zhǎng),例如氬離子激光器(488nm或514nm),沒(méi)有可用的測(cè)量系統(tǒng),也無(wú)法提供經(jīng)過(guò)認(rèn)證的LIDT數(shù)據(jù)。

1對(duì)1 LIDT(即在樣品的1個(gè)位置上產(chǎn)生1個(gè)脈沖)不能代表正常的操作條件。但是,這些值可用于比較不同的涂層和優(yōu)化程序。 此外,“一對(duì)一”值與更實(shí)際的S-on-1-LIDT(在樣本的同一位置上給定數(shù)量的“ S”個(gè)脈沖的LIDT)直接相關(guān),可以解釋為L(zhǎng)IDT的上限。具有高重復(fù)率(約kHz)的激光系統(tǒng)需要使用LIDT值表示的壽命測(cè)試來(lái)測(cè)試大量脈沖。

測(cè)量設(shè)備的數(shù)量有限,實(shí)際應(yīng)用中需要進(jìn)行壽命測(cè)試,因此有必要將多個(gè)客戶的測(cè)量,壽命測(cè)試或累積輻射測(cè)試也包括在我們的目錄和本網(wǎng)站中。請(qǐng)注意,這些值無(wú)法與LIDT測(cè)量進(jìn)行比較,因?yàn)榇颂幗o出的激光參數(shù)沒(méi)有損壞。此外,這些值始終存在不確定性,尤其是在確定光斑尺寸方面。必須考慮大約30%左右的誤差。盡管如此,我們認(rèn)為有關(guān)光學(xué)器件成功運(yùn)行參數(shù)的信息肯定會(huì)有助于決定使用LAYERTEC光學(xué)器件。但是,有時(shí)需要在客戶的激光系統(tǒng)上進(jìn)行測(cè)試。LAYERTEC在客戶工廠為這種測(cè)試提供了很大的折扣。

 

光學(xué)涂層

光學(xué)涂層被廣泛用于改變玻璃表面的反射率,從眼鏡到高功率激光應(yīng)用。該頁(yè)面將概述LAYERTEC經(jīng)常使用的三種主要涂層技術(shù)。

子類別介紹介電層和金屬涂層背后的物理原理,以及將金屬層和介電層組合在一起的可能性。

熱和電子束蒸發(fā)

熱和電子束蒸發(fā)是生產(chǎn)光學(xué)涂層的常用技術(shù)。LAYERTEC主要將這些技術(shù)用于UV涂層。蒸發(fā)源安裝在蒸發(fā)室的底部。它們包含涂層材料,該涂層材料通過(guò)電子槍(電子束蒸發(fā))或電阻加熱(熱蒸發(fā))加熱。加熱方法取決于材料特性(例如熔點(diǎn))和光學(xué)規(guī)格。

將基板安裝在蒸發(fā)室頂部的旋轉(zhuǎn)基板支架上。為了確保涂層的均勻性,必須旋轉(zhuǎn)基板。根據(jù)基材和涂層的不同,必須將基材加熱到150–400°C。這提供了低吸收損失和涂層對(duì)基材的良好粘附性。離子槍用于獲得更緊湊的層。

蒸發(fā)涂層的性能

成膜顆粒的能量非常低(?1eV)。因此,必須通過(guò)加熱基材來(lái)提高顆粒的遷移率。然而,蒸發(fā)涂層的堆積密度相對(duì)較低,并且這些層通常包含微晶。這導(dǎo)致相對(duì)較高的雜散光損耗(取決于波長(zhǎng),大約為百分之一到百分之一)。

此外,取決于溫度和濕度,來(lái)自大氣的水可以擴(kuò)散到涂層中和從涂層中擴(kuò)散出去。這導(dǎo)致反射帶的偏移量約為波長(zhǎng)的1.5%。然而,蒸發(fā)的涂層具有高的激光損傷閾值,并廣泛用于激光器和其他光學(xué)設(shè)備中。

濺鍍

通常,術(shù)語(yǔ)“濺射”代表通過(guò)離子轟擊從固體中提取顆粒(原子,離子或分子)。離子朝目標(biāo)加速并與目標(biāo)原子碰撞。原始離子以及反沖的粒子穿過(guò)材料移動(dòng),并與其他原子a.s.o碰撞。大多數(shù)離子和反沖原子保留在材料中,但是通過(guò)多次碰撞過(guò)程,一定比例的反沖原子向表面散射。這些顆粒離開(kāi)目標(biāo),然后可以移動(dòng)到基材上并形成薄膜。

磁控濺射

上述離子是通過(guò)在靶材前面燃燒的氣體放電傳遞的。它可以通過(guò)直流電壓(DC濺射)或通過(guò)交流電壓(RF濺射)來(lái)激勵(lì)。在直流濺射的情況下,靶是高純度金屬(例如鈦)的盤(pán)。對(duì)于RF濺射,還可以將介電化合物(例如二氧化鈦)用作靶。將反應(yīng)性氣體(例如氧氣)添加到氣體排放物中導(dǎo)致形成相應(yīng)的化合物(例如氧化物)。

LAYERTEC已開(kāi)發(fā)出用于光學(xué)鍍膜的磁控濺射技術(shù),從實(shí)驗(yàn)室技術(shù)到非常高效的工業(yè)流程,都能生產(chǎn)出具有出色性能的鍍膜,尤其是在VIS和NIR光譜范圍內(nèi)。我們最大的磁控濺射工廠可以涂覆直徑最大為500mm的基材。

離子束濺射

該技術(shù)使用單獨(dú)的離子源來(lái)生成離子。為了避免污染,現(xiàn)代IBS工廠使用了射頻源。在大多數(shù)情況下,反應(yīng)氣體(氧氣)也由離子源提供。這導(dǎo)致顆粒更好的反應(yīng)性和更緊密的層。

磁控濺射和離子束濺射之間的主要區(qū)別在于,離子產(chǎn)生,靶材和襯底在IBS工藝中*分離,而在磁控濺射工藝中它們彼此非常接近。

濺射涂層的性能

由于成膜顆粒的動(dòng)能高(?10 eV),即遷移率高,因此濺射層表現(xiàn)出:

Ø無(wú)定形微觀結(jié)構(gòu)

Ø高包裝密度(接近散裝材料)

結(jié)果是:

Ø雜散光損耗低

Ø光學(xué)參數(shù)的高熱和氣候穩(wěn)定性

Ø較高的激光誘導(dǎo)損傷閾值

Ø高機(jī)械穩(wěn)定性

無(wú)需外部加熱即可生產(chǎn)出具有最小吸收率的氧化物層。


熔融涂層


蒸發(fā)示意圖(左右蒸發(fā)器)和支撐離子槍(中間)


磁控管濺射原理圖:氣體放電產(chǎn)生的離子被加速到目標(biāo)(頂部),并在其中產(chǎn)生涂層顆粒。


離子束濺射:來(lái)自沉積源(中間)的離子被加速到目標(biāo)(右)。濺射的顆粒在基板上凝結(jié)(頂部)。第二個(gè)離子源(左)協(xié)助該過(guò)程。

電介質(zhì)涂層

光學(xué)涂層的目的是改變光學(xué)表面的反射率。根據(jù)所使用的材料和物理現(xiàn)象,原則上可以區(qū)分金屬涂層和電介質(zhì)涂層。金屬涂層用于反射器和中性密度濾光片??梢赃_(dá)到的反射率由金屬的特性決定。我們的目錄中介紹了一些光學(xué)應(yīng)用中最常見(jiàn)的金屬。

但是,介電涂層使用光學(xué)干涉來(lái)改變涂層表面的反射率。另一個(gè)主要區(qū)別是用于這種涂層的材料顯示出非常低的吸收率。使用光學(xué)干涉涂層,光學(xué)表面的反射率可以從接近零(抗反射涂層)到接近100%(R> 99.999%的低損耗反射鏡)變化。但是,這些反射率值僅在特定波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍內(nèi)才能達(dá)到。

有關(guān)光學(xué)干涉涂層物理的更詳細(xì)的解釋,請(qǐng)參閱我們的目錄和第22頁(yè)上引用的文獻(xiàn)!

基本

單個(gè)介電層對(duì)表面反射率的影響如圖1所示。入射光束(a)在空氣層界面處分為透射光束(b)和反射光束(c)。透射光束(b)再次被分成反射光束(d)和透射光束(e)。反射光束(c)和(d)可能會(huì)干涉。


圖1:解釋高折射率材料(左)和低折射率材料(右)的四分之一波層的干涉效應(yīng)的示意圖

PW.之后 Baumeister“光學(xué)鍍膜技術(shù)”,SPIE新聞專著,PM 137,華盛頓,2004年

在圖1中,波長(zhǎng)由反射光束的陰影表示。“光到光”或“黑到黑”的距離是波長(zhǎng)。取決于反射光束之間的相位差,可能會(huì)發(fā)生相長(zhǎng)或相消干涉。

兩種介質(zhì)之間的界面的反射率取決于介質(zhì)的折射率,入射角和光的偏振。通常,它由菲涅耳方程描述。

光束(c)和(d)之間的相位差由該層的光學(xué)厚度n·t(折射率n和幾何厚度t的乘積)給出。此外,必須考慮到,如果來(lái)自低折射率介質(zhì)的光在界面處被反射到高折射率介質(zhì),則發(fā)生π的相跳,即半波。

防反射涂層

單個(gè)低折射率層可以用作簡(jiǎn)單的增透膜。為此目的常用的材料是在VIS和NIR中折射率n = 1.38的氟化鎂。這種材料將熔融石英的單位表面反射率降低到R?1.8%,將藍(lán)寶石降低到幾乎為零。

可以為所有基板材料設(shè)計(jì)由2至3層組成的單波長(zhǎng)增透膜,以將給定波長(zhǎng)的反射率降低到幾乎為零。這些涂層特別用于激光物理學(xué)。也可以使用幾種波長(zhǎng)或?qū)挷ㄩL(zhǎng)范圍的增透膜,并由4至10層組成。


圖2:?jiǎn)尾ㄩL(zhǎng)AR涂層(“V涂層”)(a)和寬帶AR涂層(b)的示意性反射光譜

鏡子和部分反射鏡

最常見(jiàn)的反射鏡設(shè)計(jì)是所謂的四分之一波長(zhǎng)堆疊,即,對(duì)于所需的波長(zhǎng),具有相等的光學(xué)厚度n·t =λ/ 4的高低折射率交替層的堆疊。這導(dǎo)致在層之間的每個(gè)界面處產(chǎn)生的反射光束的相長(zhǎng)干涉。對(duì)于給定數(shù)量的層對(duì),反射帶的光譜寬度和可獲得的反射率取決于層材料的折射率之比。較高的折射率比導(dǎo)致較寬的反射帶,而使用較低折射率比的材料可以產(chǎn)生較窄的反射帶。


圖3:四分之一波疊層的示意圖,由具有相同折射率的高折射率材料(灰色陰影)和低折射率材料(無(wú)陰影)的層組成(在[1]之后)(a),四分之一波堆棧的反射光譜由 15對(duì)Ta2O5 / SiO2和TiO2 / SiO2(b)

[1P.W. Baumeister“光學(xué)鍍膜技術(shù)”,SPIE新聞專著,PM 137,華盛頓,2004年

為了可視化不同折射率比率的影響,圖3b比較了由15對(duì)Ta2O5 / SiO2和TiO2 / SiO2組成的四分之一波長(zhǎng)堆棧在800nm處的反射光譜(n1 / n2 = 2.1 / 1.46和2.35 / 1.46)。

假設(shè)理想的涂層吸收和散射損耗為零,則隨著層對(duì)數(shù)量的增加,理論反射率將接近R = 100%。也可以僅使用少量的層對(duì)來(lái)制造具有在R = 0%和R = 100%之間的幾個(gè)離散反射率值的部分反射器(請(qǐng)參見(jiàn)圖4)。將一些非四分之一波長(zhǎng)層添加到此類堆??梢詫⒎瓷渎蕛?yōu)化到任何所需的值。


圖4:800nm處由1、2、3、5、10和15層Ta2O5 / SiO2對(duì)構(gòu)成的四分之一波堆疊的反射率

圖4還顯示,層對(duì)數(shù)量的增加導(dǎo)致反射率帶的邊緣變陡。這對(duì)于邊緣濾鏡(即具有平滑邊帶的反射鏡)尤其重要。兩極陡峭的邊緣需要大量的層對(duì),這又導(dǎo)致很高的反射率。*的反射率值需要非常低的光學(xué)損耗。這可以通過(guò)使用濺射技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

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