Οπτική επίστρωση

Οπτική επίστρωση

Μια οπτική επίστρωση είναι ένα λεπτό στρώμα ή στρώματα υλικού που εναποτίθενται σε ένα οπτικό στοιχείο, όπως ένας φακός ή ένας καθρέφτης, που αλλάζει τον τρόπο με τον οποίο το οπτικό στοιχείο αντανακλά και μεταδίδει το φως.Ένας τύπος οπτικής επίστρωσης είναι μια αντιανακλαστική επίστρωση, η οποία μειώνει τις ανεπιθύμητες αντανακλάσεις από τις επιφάνειες, που χρησιμοποιείται συνήθως σε γυαλιά οράσεως και φακούς κάμερας.Ένας άλλος τύπος είναι μια πολύ ανακλαστική επίστρωση, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή καθρεφτών που αντανακλούν περισσότερο από το 99,99% του φωτός.Πιο πολύπλοκες οπτικές επιστρώσεις που παρουσιάζουν υψηλότερη ανάκλαση σε ορισμένα μήκη κύματος και αντιανακλαστικότητα σε μεγαλύτερες αποστάσεις επιτρέπουν την παραγωγή διχρωικών φίλτρων λεπτής μεμβράνης.

Τύπος επίστρωσης

Καμπύλες ανάκλασης έναντι μήκους κύματος σε κανονική πρόσπτωση για μεταλλικούς καθρέφτες από αλουμίνιο (Al), ασήμι (Ag) και χρυσό (Au)

Οι απλούστερες οπτικές επιστρώσεις είναι λεπτά μεταλλικά στρώματα, όπως το αλουμίνιο, που εναποτίθενται σε ένα γυάλινο υπόστρωμα για να σχηματίσουν τη γυάλινη επιφάνεια, μια διαδικασία που ονομάζεται ασημοποίηση.Το μέταλλο που χρησιμοποιείται καθορίζει τις ανακλαστικές ιδιότητες του καθρέφτη.Το αλουμίνιο είναι η φθηνότερη και πιο κοινή επίστρωση, με απόδοση περίπου 88%–92% ανάκλασης στο ορατό φάσμα.Πιο ακριβό είναι το ασήμι, το οποίο έχει 95%-99% ανάκλαση ακόμα και στο μακρινό υπέρυθρο, αλλά έχει μειωμένη ανάκλαση (<90%) στις φασματικές περιοχές του μπλε και του υπεριώδους.Το πιο ακριβό είναι ο χρυσός, ο οποίος είναι πλήρης υπέρυθρης ακτινοβολίας.Προσφέρει εξαιρετική ανάκλαση (98%-99%), αλλά περιορισμένη ανάκλαση σε μήκη κύματος μικρότερα από 550 nm, με αποτέλεσμα ένα διακριτικό χρυσαφί χρώμα.

Με τον έλεγχο του πάχους και της πυκνότητας της μεταλλικής επίστρωσης, η ανακλαστικότητα μπορεί να μειωθεί και να αυξηθεί η διαπερατότητα της επιφάνειας, με αποτέλεσμα έναν μισό ασημί καθρέφτη.Αυτά χρησιμοποιούνται μερικές φορές ως «μονόδρομοι καθρέφτες».

Ένας άλλος σημαντικός τύπος οπτικής επίστρωσης είναι η διηλεκτρική επίστρωση (δηλαδή η χρήση υλικών με διαφορετικούς δείκτες διάθλασης ως υπόστρωμα).Αποτελούνται από λεπτά στρώματα υλικών, όπως φθοριούχο μαγνήσιο, φθοριούχο ασβέστιο και διάφορα οξείδια μετάλλων, τα οποία εναποτίθενται σε οπτικά υποστρώματα.Επιλέγοντας προσεκτικά την ακριβή σύνθεση, το πάχος και τον αριθμό αυτών των στρωμάτων, η ανακλαστικότητα και η διαπερατότητα της επίστρωσης μπορούν να ρυθμιστούν ώστε να παράγουν ουσιαστικά οποιαδήποτε επιθυμητή ιδιότητα.Ο συντελεστής ανάκλασης της επιφάνειας μπορεί να μειωθεί κάτω από 0,2%, με αποτέλεσμα μια αντιανακλαστική επίστρωση (AR).Αντίθετα, με επιστρώσεις υψηλής ανάκλασης (HR), η ανακλαστικότητα μπορεί να αυξηθεί σε περισσότερο από 99,99%.Το επίπεδο ανακλαστικότητας μπορεί επίσης να ρυθμιστεί σε μια συγκεκριμένη τιμή, για παράδειγμα, για να παραχθεί ένας καθρέφτης που αντανακλά το 90% σε συγκεκριμένες περιοχές μήκους κύματος και μεταδίδει το 10% του φωτός που πέφτει πάνω του.Τέτοιοι καθρέφτες χρησιμοποιούνται συνήθως ως ζεύκτες εξόδου σε διαχωριστές δέσμης και λέιζερ.Εναλλακτικά, η επίστρωση μπορεί να σχεδιαστεί έτσι ώστε ο καθρέφτης να αντανακλά μόνο μια στενή ζώνη μηκών κύματος, δημιουργώντας ένα οπτικό φίλτρο.

Η ευελιξία των διηλεκτρικών επιστρώσεων έχει οδηγήσει στη χρήση τους σε πολλά επιστημονικά οπτικά όργανα όπως λέιζερ, οπτικά μικροσκόπια, διαθλαστικά τηλεσκόπια και συμβολόμετρα, καθώς και καταναλωτικές συσκευές όπως κιάλια, γυαλιά οράσεως και φωτογραφικούς φακούς.

Μερικές φορές εφαρμόζονται διηλεκτρικά στρώματα πάνω από μεταλλικές μεμβράνες για να παρέχουν ένα προστατευτικό στρώμα (όπως το διοξείδιο του πυριτίου στο αλουμίνιο) ή για να αυξήσουν την ανακλαστικότητα του μεταλλικού φιλμ.Οι συνδυασμοί μετάλλων και διηλεκτρικών χρησιμοποιούνται επίσης για τη δημιουργία προηγμένων επιστρώσεων που δεν μπορούν να παραχθούν με άλλο τρόπο.Ένα παράδειγμα είναι ο λεγόμενος «τέλειος καθρέφτης», ο οποίος εμφανίζει υψηλή (αλλά ατελή) ανάκλαση με ασυνήθιστα χαμηλή ευαισθησία στο μήκος κύματος, τη γωνία και την πόλωση.