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Asphericon发表文章光学涂层和镀膜的科普文章

作者:维尔克斯  时间:2021-10-25 9:19:30

涂层是指将一种材料作为一个薄的、牢固的粘附层应用到基片材料(基材)上。在光学涂层中,电介质材料和金属主要被用于这一方面。通过高性能光学涂层方法,其可以选择性地使用靶材材料的固有特性来改变通过光学元件的光的特性,包括反射、传输和偏振的程度以及光的相位变化。光学涂层的方法便是光学镀膜,在Asphericon镀膜中,最常见的是:金属光学镀膜(反射镜,如铝、银、金)、电介质涂层、抗反射涂层(AR)、分束器涂层、光学滤光片等。


反射涂层,一般是基于金属(如AlAgAu)的反射镜面。反射镜具有非常宽的波长范围和几乎恒定的反射率,因此是生产反射器的一个成本更低的选择。根据使用情况,不同的材料是有不同的应用特点,例如铝对紫外线范围内的光线具有最高的反射率,银对可见光和近红外光谱的吸收非常少。此外,银可用于生产具有成本效益的系统。在近红外范围内,Asphericon镀膜中具有耐化学性的金涂层的反射镜也是常用的。另外,由于金属层的机械和化学耐受性低,用电介质层对其保护是有利的。

电介质涂层,它们对入射光线的吸收率非常低。因此,电介质材料通常用于具有特别高反射率要求的反射镜。同样,透射的光束波长,也可以非常精确地调整。通过使用电介质材料的反射镜吸收率很低,例如,用作激光谐振器的偏转镜或泵浦镜。对于一定波长范围内,这些涂层的反射率大于99.9%。介质反射镜是为特定的入射角度而设计的,目的也是为了获得具有更大功率的应用。

抗反射涂层(AR),最大限度地提高了光学系统的传输率。抗反射涂层的主要应用领域是通过对所有光学表面的涂层,将光学系统中光束的反射损失降到最低。特别是在激光应用中,可以用在单层、宽带光学涂层或增透膜。当光线通过界面时,部分光线被反射,这取决于基底和输入材料。这种反射光不再是透射光的一部分。损耗随着光学系统中接口数量的增加而增加。为了使损失尽可能的低,接口必须是抗反射的。减少光的吸收会使得光学器件的功率限制更高。另外,反射光束会干扰系统中的灵敏器件,所以减少辐射损失可提高稳定性并实现更准确的测量。对于所使用的玻璃基片材料的不同会有不同的残余反射效果,有些材料甚至可以达到<0.1%的残余反射。抗反射涂层在宽带涂层中应用广泛,带有宽带涂层的光学器件涵盖了近红外、紫外和可见光范围内的所有常见波长。在一定的波长范围内,其反射是最小的。当使用超宽带涂层时,光谱的很大一部分只被微弱地反射。所以,这使得宽带涂层适用于所有类型的激光器,延长了光学器件表面的寿命,并使得不需要特定的波长就能得到高功率水平。Asphericon镀膜中即使对于特定的波长,这种高性能光学涂层也可以在其反射曲线的最有效点上成为一种解决方案。

其中,V型涂层是一种特殊类型的抗反射涂层,是一种高性能光学涂层。V型涂层只在很窄带宽内表现出很大的透射率,而其他波长的光束则显示出明显的高反射率。如下图,按波长绘制的反射率显示出V字形,这也是其名称的叫法。对于具有一种波长的激光器,V型涂层是首选,因为只有在特定波长处才会发生最小的反射。另外,由于设计的原因,其他波长的反射很强。因此,V型涂层仅当与特定波长较小时才使用V型涂层。

分束器涂层将入射光束分为反射和透射两部分,这对于利用分振幅法产生双光束以实现干涉的迈克尔逊干涉仪等来说是必要的。它们也可以像分束镜一样反向使用,即将多个不同的光束合并成一个光束。由于其基于热非常稳定的电介质层,所以可以实现客户特定的比率要求。通常情况下,这些比例是50%/50%R/T)或30%/70%R/T)。另外,分束器的特定波长涂层,Asphericon镀膜中也是可以实现的(例如,红色反射和绿色透射)。

滤光片涂层被用于许多不同的工业应用中,例如荧光显微镜。这种类型的高性能光学涂层主要用于传输、反射、吸收或衰减特定波长的光。滤光片涂层的决定性属性是对特定波长的高透射率,而其他波长的透射率则非常低。例如,边缘滤光片只能传输某一“边缘”范围的单个波长,而更长的波长则被反射或吸收。在玻璃上使用电介质层,除其他外,可以将不同的波长分成短通或长通滤波器。短通滤波器传输短波长,而长波长被反射;长通滤波器只传输长波,而反射短波。例如,滤光片涂层被用于眼镜片(紫外线辐射被阻挡,而视觉光被透射)和测距仪(视觉光被阻挡,而红外线被透射)。




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