Rivestimento dielettrico

I vantaggi dei film riflettenti in metallo sono il loro processo di preparazione semplice e un'ampia gamma di lunghezze d'onda operative, mentre i loro svantaggi includono perdite ottiche elevate e riflettività massima intrinsecamente limitata. Per migliorare la riflettività delle pellicole riflettenti metalliche, diversi strati dielettrici di spessore specifico possono essere depositati sulla superficie esterna, formando rivestimenti riflettenti dielettrici metallici. Va annota che mentre i rivestimenti metal-dielettrici migliorano la riflettività a lunghezze d'onda o bande d'onda specifiche, contrastano le caratteristiche di riflessione neutra delle pellicole metalliche pure. I rivestimenti riflettenti completamente dielettrici funzionano in base ai principi di interferenza a più raggi. Contro i rivestimenti antiriflesso, il deposito di un materiale a film con un indice di rifrazione superiore rispetto al substrato su una superficie ottica aumenta la riflettività. Il riflettore multistrato più semplice è composto da materiali alternati ad alto e basso indice di rifrazione conservati attraverso la deposizione del vapore, con lo spessore ottico di ogni strato equivalente a un quarto di lunghezza d'onda di una specifica onda luminosa. In tali condizioni, i vettori di luce riflessa ad ogni interfaccia condividono direzioni di vibrazione uguali, con un miglioramento dell'ampiezza aggregata con l'aumento del numero di strati di pellicola.

Tipi di rivestimento dielettrico

Sulla base della funzionalità e della struttura, i rivestimenti ottici a film sottile sono comunemente classificati nei principali tipi:

1. Rivestimento monostrato

Un singolo film dielettrico archiviato su un substrato, in genere per scopi antiriflesso (AR) o ad alta riflessione (HR). Può essere semplificato come interfaccia equivalente per l'analisi della riflettanza e della trasmittanza. Quando lo spessore del film soddisfaNh = x/4((N: Indice di rifrazione,H: Spessore,X: Lunghezza d'onda), si ottiene una riflettanza massima/minima. IfN <coccodrillo (nmuslimnbuck)((Ndecespugliatore: Indice di rifrazione medio incidente,Nbuck: Indice di rifrazione del substrato), AR è realizzato; ifN> pettorina (nmuslimnapina), HR è stato realizzato. Perfect AR (N = pettorina (nmuslimnapina)) Richiede materiali rari.

2. Rivestimento multistrato

Composto da più strati dielettrici con diversi indici di rifrazione, utilizzati per alta riflessione, separazione del colore, filtraggio o polarizzazione. I concetti di indice di rifrazione equivalente riducono l'analisi. Per quarti di lunghezza d'onda-strati spessi (Nh = x/4), Due strati con indici di rifrazioneNveloENbuckPuò essere equivalente a un singolo strato conN_I = n10.. I disegni comuni includono pile a quarto d'onda (QWOT) e mezza onda (HWOT) con indici di rifrazione alternati alti/bassi o uguali.

3. Rivestimento in metallo

Una pellicola metallica incollata su componenti ottici per alta riflessione, spaccatura del fascio o polarizzazione. La riflettanza/trasmittanza dipende dall'indice di rifrazione complesso del metallo (N = n' - in", DoveN'EN"Sono parti reali/fantasiose). I metalli mostrano un forte assorbimento (grandeN") Nelle lunghezze d'onda visibili, elevata riflettanza e bassa trasmittanza. Materiali comuni: alluminio, argento, oro, cromo.

4. Rivestimento sfumato

Film dielettrici con indici di rifrazione che cambiano lungo spessore o posizione, utilizzati per la correzione della dispersione, la depolarizzazione o la banda larga AR. I rivestimenti sfumati riducono al minimo i riflessi di interfaccia bruschi. I tipi includono:

Rivestimento a gradiente di spessore: lo spessore dello strato varia in modo spaziale (es. g., cuneo/cono).

Rivestimento indice-gradiente: indice di rifrazione varia continuamente (es.

Applicazioni del rivestimento dielettrico ottico

1. Laser: i sistemi Laser richiedono onde stabili all'interno di cavità risonanti per ottenere emissioni e amplificazione stimolate. I rivestimenti dielettrici ottici ad alta riflessione o parzialmente riflettenti vengono applicati su entrambe le estremità della cavità per formare un meccanismo di feedback.

2. Strumenti ottici: componenti come lenti, prismi, filtri, divisori per travi e polarizzatori si applicano a rivestimenti dielettrici ottici per migliorare le prestazioni e la stabilità. Questi rivestimenti riducono la perdita di riflessione, aumentano la trasmittanza, modificano il colore della luce o la polarizzazione e proteggono i componenti da fattori ambientali come temperatura, umidità, polvere e graffi.

3. Sistemi di comunicazione: i dispositivi che includono fiber ottiche, diodi laser, modulatori, amplificatori e interruttori utilizzano rivestimenti dielettrici ottici per migliorare l'efficienza e il rapporto segnale-rumore. Riducono al minimo la perdita di inserzione, aumenta la potenza di uscita, espandi la larghezza di banda, elimina il rumore di feedback e abilita il multiplexing della lunghezza d'onda/modalità per una maggiore capacità e flessibilità del sistema.

4. Utilizzo dell'energia solare: celle solari, sistemi di energia termica e dispositivi di illuminazione utilizzano rivestimenti dielettrici ottici per migliorare l'efficienza e la durata della conversione. Questi rivestimenti migliorano l'assorbimento, riducono la riflessione, regolano l'emissività, prevengono le radiazioni termiche e consentono un utilizzo selettivo o un'esclusione di lunghezze d'onda solari specifiche.