Оптические покрытия

Просветляющие покрытия на одну длину волны

Абсолютное значение остаточного отражения R не превышает 0,25% на одну сторону элемента при нормальном угле падения для любой длины волны от 220 нм до 2,5 мкм.

Пример. Просветляющее покрытие на 650 нм

Просветляющие покрытия на две и три длины волны

Можно оптимизировать параметры просветляющего покрытия на две и три длины волн.

Примеры могут быть такие:

• R < 0,25% на 355 нм и R < 0, 25% на 532 нм
• R < 0,25% на 532 нм и R < 0, 25% на 1064 нм
• R < 0,5% на 355 нм и R < 0, 5% на 532 нм и R < 0, 5% на 1064 нм

Пример. Просветляющее покрытие на 532 нм и 1061 нм

Широкополосные просветляющие покрытия

Среднее значение остаточного отражения R не превышает 0,5% на одну сторону элемента при нормальном угле падения для стандартных диапазонов:

• 300 – 400 нм
• 400 – 700 нм
• 600 – 900 нм
• 700 – 1100 нм

Пример. Просветляющее покрытие на диапазон 400-700 нм

Алюминиевые покрытия

Алюминий является самым доступным и простым металлическим покрытием и предпочтителен для УФ и видимой части спектра.

Примеры алюминиевого покрытия (при угле падения 0 градусов):

• Стандартный алюминий с защитой 400 – 10 000 нм: R_{среднее} > 90%
• УФ улучшенный алюминий 220 – 600 нм: R_{среднее} > 85%
• Улучшенный алюминий на видимый диапазон 400 – 700 нм: R_{среднее} > 92%

Пример. Отражение алюминия

Серебряные покрытия

Серебро обеспечивает наилучшее отражение в видимой части спектра.

Примеры серебряного покрытия (при угле падения 0 градусов):

• Стандартное серебро с защитой 400 – 10 000 нм: R_{среднее} > 95%
• Улучшенное серебро на видимый диапазон 400 – 700 нм: R_{среднее} > 97%

Пример. Стандартное серебряное покрытие

Золотые покрытия

Золото обеспечивает наилучшее отражение в инфракрасной части спектра.

Примеры золотого покрытия (при угле падения 0 градусов):

• Стандартное золото с защитой 600 – 10 000 нм: R_{среднее} > 98%
• Золото без защиты 600 – 10000 нм: R_{среднее} > 98,4%

Пример. Стандартное золотое покрытие

Диэлектрические зеркальные покрытия

Это покрытия, отражательная способность которых формируется за счёт многослойного покрытия из тонких диэлектрических слоёв с разными показателями преломления. Толщина и материалы слоёв подбираются так, чтобы отражённые от каждой границы раздела световые волны усиливались, обеспечивая высокое отражение в заданном спектральном диапазоне

Диэлектрические покрытия состоят из многослойных структур из диэлектрических материалов (например SiO₂, MgF₂, Al₂O₃, и др.).

• Обеспечивают очень высокую отражательную способность (до 99,9% и выше) в узком или широком диапазоне длин волн.
• Отражение достигается за счёт многослойной интерференции, а не поглощения, что позволяет использовать зеркала в лазерных системах высокой мощности.

Отражающее покрытие на одну длину волны

Для любой длины волны от 200 нм до 2100 нм:

• R > 99,5% при угле падения 0 градусов и при угле падения 45 градусов S-поляризация
• R > 99% при угле падения 45 градусов для Р-поляризации и при неполяризованном излучении

Широкополосные отражающие покрытия

Примеры среднего значения остаточного отражения R в зависимости от диапазона длин волн (данные приведены для нормального падения луча):

• 350 – 450 нм: R_{среднее} > 99%
• 400 – 700 нм: R_{среднее} > 97%
• 700 – 900 нм: R_{среднее} > 99%

Пример. Отражающее покрытие на 750 – 1100 нм для угла падения излучения 45 градусов

В отличие от металлических зеркал диэлектрические зеркала имеют сильную зависимость спектральной характеристики отражения от угла падения света, который обычно не превышает 5°  от нормали.

Металлодиэлектрические покрытия

Этот тип покрытий комбинируют металлический слой с диэлектрическими слоями, что позволяет улучшить отражательную способность и защитить металл от окисления и повреждений.

Особенности и свойства

• Высокая отражательная способность:
  В зависимости от конструкции, отражение может достигать 99,999%, что особенно важно для лазерных систем и прецизионной оптики.
• Широкая или узкая полоса отражения:
  Диэлектрические покрытия можно оптимизировать под узкий спектр (например, лазерная длина волны) или широкополосное отражение (например, видимый спектр).
• Толщина и количество слоёв:
  Для достижения максимальной отражательной способности и нужной полосы пропускания используются десятки слоёв с тщательно рассчитанной толщиной. Увеличение количества слоёв повышает отражение внутри полосы, но не расширяет её существенно.
• Стабильность и долговечность:
  Диэлектрические покрытия устойчивы к износу, химическим воздействиям и температурным колебаниям, что важно для эксплуатации в сложных условиях.

Области применения

• Волоконно-оптическая связь. Для управления светом и повышения эффективности передачи сигналов
• Лазерные системы. В лазерных резонаторах и оптических элементах для обеспечения высокой эффективности и минимизации потерь
• Оптические приборы. В спектрометрах, интерферометрах, телескопах и других прецизионных приборах для улучшения качества и точности измерений
• Аэрокосмическая и научная техника. Для создания зеркал и отражателей с высокой отражательной способностью и стабильностью

Светоделительные покрытия на одну длину волны

Светоделительные покрытия — это специальные многослойные оптические покрытия, наносимые на поверхности оптических элементов (линз, стекол, призм и др.) с целью разделения падающего светового пучка на две части: отражённую и проходящую, в заданных пропорциях. Такие покрытия позволяют управлять распределением светового потока, обеспечивая точное соотношение отражения и пропускания света.

Широкополосные светоделительные покрытия (полупрозрачные зеркала)

Полупрозрачные зеркала обеспечивают разделение света c заданным соотношением R/T (например, 50/50; 30/70; 60/40) в широком диапазоне длин волн (больше 150 нм). Широко применяются в интерферометрах, лазерных системах и оптических датчиках.

Пример светоделительного покрытия для диапазонов длин волн при угле падения 0 градусов:

• 400 – 700 нм: R = 50% ± 8%
• 700 – 900 нм: R = 50% ± 6%

Пример. Широкополосное светоделительное покрытие на диапазон 400-700 нм

Дихроичные покрытия (отрезающие светофильтры, холодное/горячее зеркало)

Дихроичные светоделители позволяют разделять свет по спектральному признаку – отражают одни длины волн, например, в коротковолновой области спектра 300 – 450 нм и пропускают другие в длинноволновой 550 – 900 нм. Используются в спектроскопии и системах цветового разделения.

Примеры дихроичного покрытия для угла падения излучения 0 градусов:

• R > 99,5% на 1064 нм, T > 92% на 532 нм
• R > 99,5% на 1064 нм, T > 90% на 808 нм

Пример. Длинноволновое дихроичное светоделительное покрытие с длиной волны среза 550 нм для угла падения излучения 45 градусов

Узкополосное покрытие

Узкополосные интерференционные светофильтры могут быть образованы комбинацией тонких пленок из материалов с различными показателями преломления. Такие светофильтры применяются в тех случаях, когда необходимо выделить одну длину волны или узкий спектральный диапазон порядка 10 нм. Узкополосные интерференционные светофильтры обеспечивают пропускание основной длины волны более 90% в зоне пропускания, и менее 1% в зонах подавления за счет отражения.

Зачастую такие покрытия наносятся на цветные стекла для расширения зоны подавления за счет поглощения материалов.

Пример. Узкополосное фильтрующее покрытие на 550 нм