lớp phủ quang học

lớp phủ quang học

Lớp phủ quang học là một lớp mỏng hoặc nhiều lớp vật liệu được phủ lên một phần tử quang học, chẳng hạn như thấu kính hoặc gương, làm thay đổi cách phần tử quang học phản xạ và truyền ánh sáng.Một loại lớp phủ quang học là lớp phủ chống phản chiếu, làm giảm phản xạ không mong muốn từ các bề mặt, thường được sử dụng trên kính đeo mắt và ống kính máy ảnh.Một loại khác là lớp phủ phản chiếu cao, có thể được sử dụng để sản xuất gương phản chiếu hơn 99,99% ánh sáng.Các lớp phủ quang học phức tạp hơn thể hiện độ phản xạ cao hơn ở các bước sóng nhất định và khả năng chống phản xạ ở phạm vi dài hơn cho phép sản xuất các bộ lọc màng mỏng lưỡng sắc.

Loại lớp phủ

Đường cong phản xạ so với bước sóng ở tần suất bình thường đối với gương kim loại nhôm (Al), bạc (Ag) và vàng (Au)

Các lớp phủ quang học đơn giản nhất là các lớp kim loại mỏng, chẳng hạn như nhôm, được lắng đọng trên đế thủy tinh để tạo thành bề mặt thủy tinh, một quá trình được gọi là mạ bạc.Kim loại được sử dụng xác định đặc tính phản chiếu của gương;nhôm là lớp phủ rẻ nhất và phổ biến nhất, mang lại hệ số phản xạ khoảng 88%–92% trong quang phổ khả kiến.Đắt hơn là bạc, có độ phản xạ 95%–99% ngay cả trong vùng hồng ngoại xa, nhưng có độ phản xạ giảm (<90%) trong vùng phổ màu lam và cực tím.Đắt nhất là vàng, là full hồng ngoại.Cung cấp độ phản xạ xuất sắc (98%–99%), nhưng độ phản xạ hạn chế ở bước sóng nhỏ hơn 550 nm, dẫn đến màu vàng đặc biệt.

Bằng cách kiểm soát độ dày và mật độ của lớp phủ kim loại, hệ số phản xạ có thể giảm và độ truyền qua bề mặt tăng lên, dẫn đến gương nửa bạc.Chúng đôi khi được sử dụng như "gương một chiều".

Một loại lớp phủ quang học chính khác là lớp phủ điện môi (nghĩa là sử dụng các vật liệu có chỉ số khúc xạ khác nhau làm chất nền).Chúng bao gồm các lớp vật liệu mỏng, chẳng hạn như magiê florua, canxi florua và các oxit kim loại khác nhau, được lắng đọng trên chất nền quang học.Bằng cách lựa chọn cẩn thận thành phần, độ dày và số lượng chính xác của các lớp này, hệ số phản xạ và độ truyền qua của lớp phủ có thể được điều chỉnh để tạo ra hầu như bất kỳ đặc tính mong muốn nào.Hệ số phản xạ của bề mặt có thể giảm xuống dưới 0,2%, dẫn đến lớp phủ chống phản chiếu (AR).Ngược lại, với lớp phủ phản xạ cao (HR), hệ số phản xạ có thể tăng lên hơn 99,99%.Mức độ phản xạ cũng có thể được điều chỉnh thành một giá trị cụ thể, chẳng hạn như để tạo ra một chiếc gương phản xạ 90% trong các dải bước sóng nhất định và truyền 10% ánh sáng chiếu vào nó.Những gương như vậy thường được sử dụng làm bộ ghép đầu ra trong bộ tách chùm tia và laser.Ngoài ra, lớp phủ có thể được thiết kế sao cho gương chỉ phản xạ một dải bước sóng hẹp, tạo ra một bộ lọc quang học.

Tính linh hoạt của lớp phủ điện môi đã dẫn đến việc sử dụng chúng trong nhiều dụng cụ quang học khoa học như laze, kính hiển vi quang học, kính viễn vọng khúc xạ và giao thoa kế, cũng như các thiết bị tiêu dùng như ống nhòm, kính đeo mắt và ống kính chụp ảnh.

Các lớp điện môi đôi khi được áp dụng trên màng kim loại để tạo ra một lớp bảo vệ (chẳng hạn như silicon dioxide trên nhôm) hoặc để tăng hệ số phản xạ của màng kim loại.Sự kết hợp giữa kim loại và điện môi cũng được sử dụng để tạo ra các lớp phủ tiên tiến không thể sản xuất theo bất kỳ cách nào khác.Một ví dụ là cái gọi là "gương hoàn hảo", thể hiện độ phản xạ cao (nhưng không hoàn hảo) với độ nhạy thấp bất thường đối với bước sóng, góc và độ phân cực.