Prinzipien und Anwendungen der optischen Beschichtungstechnologie

2024-07-01

Das Verfahrensprinzip der optischen Beschichtung besteht im Wesentlichen darin, eine oder mehrere dünne Schichten mit spezifischen optischen Eigenschaften auf der Oberfläche optischer Elemente (z. B. Linsen, Spiegel, Prismen usw.) abzuscheiden, um die Reflexion, Transmission, Absorption und Streuung von Licht zu steuern. Diese Schichten verändern die optischen Eigenschaften durch Interferenz-, Absorptions- und Streuungseffekte.

Grundsätze der optischen Beschichtung

Interferenz-Effekt

Optische Beschichtungen dienen der Kontrolle von Reflexion und Transmission, indem eine oder mehrere Schichten aus dünnem Material mit einer bestimmten Dicke und einem bestimmten Brechungsindex auf die Oberfläche eines optischen Elements aufgebracht werden, wobei der Interferenzeffekt des Lichts genutzt wird. Wenn Licht ein Medium mit unterschiedlichen Brechungsindizes durchläuft, kommt es an der Grenzfläche des Mediums zu einer Teilreflexion und einer Teiltransmission. Wenn die Dicke und der Brechungsindex der mehrschichtigen Folie richtig ausgelegt sind, können die von verschiedenen Schichten reflektierten Lichtwellen miteinander interferieren, wodurch sich die Intensität des reflektierten und durchgelassenen Lichts ändert.

Monolayer

Einschichtige optische Beschichtungen sind die einfachste Form, in der Regel Antireflexionsfolien (AR). Sie funktionieren durch die Auswahl des geeigneten Folienmaterials und der Dicke, so dass die Phasendifferenz des reflektierten Lichts 180 Grad beträgt und sich somit gegenseitig aufhebt. Dadurch kann das reflektierte Licht stark reduziert und das durchgelassene Licht erhöht werden. Ein Beispiel: Für eine Folie mit einem Brechungsindex von n und einer optischen Dicke von einer Viertelwellenlänge (), die diesen Effekt erzielen können.

Mehrschichtmembran

Optische Mehrschichtbeschichtungen bestehen aus mehreren Dünnfilmschichten unterschiedlicher Materialien, wobei jede Schicht in der Regel eine Viertelwellenlänge oder ein Vielfaches davon dick ist. Durch die genaue Steuerung der Dicke und des Brechungsindexes jeder Schicht können komplexere optische Eigenschaften erzielt werden, wie z. B. Breitband-Antireflexion, Hochreflexion und Filterung. Kombinationen dieser Folienschichten können sehr komplex gestaltet werden, um spezifische optische Leistungsanforderungen zu erfüllen.

Auswahl des Materials

Die Wahl der optischen Beschichtungsmaterialien ist von entscheidender Bedeutung. Zu den üblicherweise verwendeten Materialien gehören Oxide (z. B. Siliziumdioxid, Aluminiumoxid), Fluoride (z. B. Magnesiumfluorid) und Metalle (z. B. Aluminium, Silber). Diese Materialien haben unterschiedliche Brechungsindizes und Absorptionseigenschaften, und durch die Wahl des richtigen Materials und der richtigen Kombination kann die gewünschte optische Leistung erzielt werden.