Revêtement diélectrique

Les avantages des films réfléchissants métalliques sont leur processus de préparation simple et leur large plage de longueurs d'onde opérationnelle, tandis que leurs inconvénients comprennent des pertes optiques élevées et une réflectivité maximale intrinsèquement limitée. Pour améliorer la réflectivité des films réfléchissants métalliques, plusieurs couches diélectriques d'épaisseur spécifique peuvent être déposées sur la surface extérieure, formant des revêtements réfléchissants métal-diélectrique. Il convient de noter que si les revêtements métal-diélectriques améliorent la réflectivité à des longueurs d'onde ou des bandes d'onde spécifiques, ils compromettent les caractéristiques de réflexion neutre des films métalliques purs. Les revêtements réfléchissants tout diélectriques fonctionnent sur la base des principes d'interférence à faisceaux multiples. Contrairement aux revêtements antireflet, le dépôt d'un matériau de film avec un indice de réfraction plus élevé que le substrat sur une surface optique augmente la réflectivité. Le réflecteur multicouche le plus simple consiste en une alternance de matériaux à indice de réfraction élevé et faible déposés par dépôt en phase vapeur, l'épaisseur optique de chaque couche étant équivalente à un quart de longueur d'onde d'une onde lumineuse spécifique. Dans de telles conditions, les vecteurs de lumière réfléchie à chaque interface partagent des directions de vibration identiques, ce qui entraîne une amélioration d'amplitude cumulative à mesure que le nombre de couches de film augmente.

Types de revêtement diélectrique

Sur la base de la fonctionnalité et de la structure, les revêtements optiques à couche mince sont généralement classés dans les types suivants:

1. revêtement monocouche

Un seul film diélectrique déposé sur un substrat, généralement à des fins antireflet (AR) ou haute réflexion (HR). Il peut être simplifié en tant qu'interface équivalente pour analyser la réflectance et la transmittance. Lorsque l'épaisseur du film satisfaitNh = λ/4(N: Indice de réfraction,H: Épaisseur,Λ: Longueur d'onde), la réflectance maximale/minimale est atteinte. SiN <√(n₀n₂)(N₀: Indice de réfraction moyen incident,N₂: Indice de réfraction du substrat), AR est réalisé; siN> √(n₀n₂), HR est atteint. Parfait AR (N = √(n₀n₂)) Nécessite des matériaux rares.

2. revêtement multicouche

Composé de plusieurs couches diélectriques avec des indices de réfraction variables, utilisées pour une réflexion élevée, une séparation des couleurs, un filtrage ou une polarisation. Les concepts d'indice de réfraction équivalent simplifient l'analyse. Pour couches quart de longueur d'onde-épaisseur (Nh = λ/4), Deux couches avec des indices de réfractionN₁EtN₂Peut être équivalent à une seule couche avecN_I = n₁²/n₂. Les conceptions courantes comprennent les piles quart d'onde (QWOT) et demi-onde (HWOT) avec des indices de réfraction élevés/bas ou identiques alternés.

3. revêtement en métal

Un film métallique déposé sur des composants optiques pour une réflexion élevée, une division du faisceau ou une polarisation. La réflectance/transmittance dépend de l'indice de réfraction complexe du métal (N = n' - in", OùN'EtN"Sont des parties réelles/imaginaires). Les métaux présentent une forte absorption (grandeN") Dans les longueurs d'onde visibles, produisant une réflectance élevée et une faible transmittance. Matériaux communs: Aluminium, Argent, Or, Chrome.

4. revêtement de gradient

Films diélectriques avec des indices de réfraction variant le long de l'épaisseur ou de la position, utilisés pour la correction de dispersion, la dépolarisation ou l'AR à large bande. Les revêtements de gradient minimisent les réflexions d'interface brusques. Les types comprennent:

· Revêtement à gradient d'épaisseur: l'épaisseur de la couche varie spatialement (par exemple, coin/cône).

· Revêtement à gradient d'indice: l'indice de réfraction varie en continu (par exemple, profils linéaires/exponentiels).

Applications du revêtement diélectrique optique

1. Lasers: Les systèmes laser nécessitent des ondes stationnaires stables dans les cavités résonnantes pour obtenir une émission et une amplification stimulées. Des revêtements diélectriques optiques à haute réflexion ou partiellement réfléchissants sont appliqués aux deux extrémités de la cavité pour former un mécanisme de rétroaction.

2. Instruments optiques: Les composants tels que les lentilles, les prismes, les filtres, les séparateurs de faisceau et les polariseurs reposent sur des revêtements diélectriques optiques pour améliorer les performances et la stabilité. Ces revêtements réduisent la perte de réflexion, augmentent la transmittance, modifient la couleur ou la polarisation de la lumière et protègent les composants des facteurs environnementaux tels que la température, l'humidité, la poussière et les rayures.

3. Systèmes de communication: les appareils, y compris les fibres optiques, les diodes laser, les modulateurs, les amplificateurs et les commutateurs, utilisent des revêtements diélectriques optiques pour optimiser l'efficacité et le rapport signal/bruit. Ils minimisent la perte d'insertion, augmentent la puissance de sortie, élargissent la bande passante, suppriment le bruit de rétroaction et activent le multiplexage longueur d'onde/mode pour une capacité et une flexibilité plus élevées du système.

4. Utilisation de l'énergie solaire: les cellules solaires, les systèmes d'énergie thermique et les dispositifs d'éclairage utilisent des revêtements diélectriques optiques pour améliorer l'efficacité de conversion et la durabilité. Ces revêtements améliorent l'absorption, réduisent la réflexion, régulent l'émissivité, suppriment le rayonnement thermique et permettent l'utilisation ou l'exclusion sélective de longueurs d'onde solaires spécifiques.