Inleiding en classificatie van optische coatings

In het heldere scherm van de smartphone, in de beelden van verre sterrenstelsels vastgelegd door astronomische telescopen, en in de precieze operatiekamers van laseroperaties,een "onzichtbare technologie" speelt een centrale rol - dit is optische coatingHet is een ultradunne materialschaal die via een speciaal proces, gewoonlijk slechts op nanometerniveau dik, op het oppervlak van optische substraten wordt afgezet.Maar het kan de reflectie nauwkeurig controleren.Optische coatings zijn alomtegenwoordig.van dagelijkse consumptiegoederen tot geavanceerde technologieënDit artikel zal systematisch de essentie van de optische coating interpreteren en zich richten op drie kernproducten: AR anti-reflectie film, HR high reflection film en filter,De Commissie heeft haar goedkeuring gehecht aan het voorstel van de Commissie..

Optische coating is geen enkele technologie, maar een algemene term voor een categorie processen waarbij dunne folies worden gevormd op het oppervlak van optische substraten zoals glas, kunststof,en metaal door fysische of chemische methodenHet kernprincipe is gebaseerd op het interferentieverschijnsel van het licht - wanneer twee lichtstralen met dezelfde frequentie en een constant faseverschil elkaar ontmoeten.zij zullen een effect van wederzijdse versterking (constructieve interferentie) of verzwakking (destructieve interferentie) hebbenDoor het materiaal, de dikte en het aantal lagen van de film nauwkeurig te ontwerpen, kunnen ingenieurs dit principe gebruiken om de richting van het licht te regelen.

De meest voorkomende coatingprocessen zijn de fysieke dampafzetting (PVD) en de chemische dampafzetting (CVD).magnetronsputtering en andere methodenHet kan het coatingsmateriaal atomiseren en gelijkmatig op het oppervlak van het substraat afzetten in een hoge vacuümomgeving, waardoor de zuiverheid en uniformiteit van de film wordt gewaarborgd.het CVD-proces genereert films door chemische reacties en is beter geschikt voor het bereiden van coatings met speciale functiesHet maakt niet uit welk proces wordt toegepast, er zijn extreem hoge eisen aan milieuzuiverheid, temperatuurcontrole en afzetting.Zelfs de geringste afwijking kan leiden tot het falen van de coating prestaties.

Optische apparaten die niet zijn bekleed, hebben vaak duidelijke gebreken, bijvoorbeeld dat het oppervlak van gewoon glas ongeveer 4% tot 5% van het zichtbare licht reflecteert.Voor een camera bestaande uit 10 objectieven, kan alleen al het verlies van reflectie voorkomen dat meer dan 40% van het licht de sensor bereikt, wat resulteert in een vaag beeld gepaard gaande met ernstige schittering.De opkomst van de optische coating is juist om dergelijke problemen op te lossenHet is als het aanbrengen van een "prestatie harnas" voor optische apparaten, waardoor de verspreiding en het gebruik van licht meer in overeenstemming met de werkelijke behoeften.

AR Anti-Reflective Coating is de optische coating die het dichtst bij het dagelijks leven ligt.De bijziende bril die we dragen., de schermen van onze mobiele telefoons en de objectieven van onze camera's vertrouwen bijna allemaal op de ondersteuning ervan.

Het werkingsprincipe van de AR-antireflectiecoating is een typische toepassing van annuleringsinterferentie.waarvan de meest voorkomende siliciumdioxide isAls het licht op de oppervlakte van de film schijnt, wordt het licht op de oppervlakte van de film geactiveerd.een deel van het licht wordt gereflecteerd van het bovenste oppervlak van de filmlaag, terwijl het andere deel de filmlaag doordringt en wordt gereflecteerd vanaf de interface tussen de filmlaag en het substraat.Het optische padverschil tussen deze twee gereflecteerde lichtstralen is precies een halve golflengteWanneer ze elkaar ontmoeten, zullen ze elkaar opheffen, waardoor de reflectiviteit aanzienlijk vermindert.

Vroege AR antireflectiecoatings waren meestal eenlaagse structuren en konden alleen antireflectie-effecten bereiken bij specifieke golflengten, met beperkte toepassingsbereiken.Moderne AR antireflectiefilms hebben zich ontwikkeld tot meerlagige composietstructurenDoor het op elkaar leggen van filmlagen van verschillende materialen en diktes,de reflectiviteit kan worden verlaagd tot minder dan 1% en de lichtdoorlaatbaarheid kan worden verhoogd tot meer dan 95% over het volledige zichtbare lichtspectrum (400-700 nm)Sommige high-end AR-films voegen ook hydrofobische en oleofobische lagen toe, die niet alleen de reflectie kunnen verminderen, maar ook vingerafdrukken en vlekken kunnen voorkomen,wordt een "standaard" technologie voor smartphone-schermen.

In de fotovoltaïsche industrie is de waarde van AR-anti-reflectiefilms op verschillende gebieden volledig aangetoond.de AR-film op het oppervlak van zonnepanelen kan de lichtdoorlaatbaarheid met 5% tot 10% verhogenIn de luchtvaartsector is de energie-efficiëntie van de Europese Unie in de eerste plaats afhankelijk van de energie-efficiëntie van de Gemeenschap.de AR-film op de voorruiten van vliegtuigen kan de interferentie van de reflectie van zonlicht op het gezichtsvermogen van piloten verminderen en de vluchtsveiligheid verbeterenIn medische apparatuur stelt de AR-film op de lens van de endoscoop artsen in staat duidelijker interne beelden te verkrijgen, wat een garantie is voor een nauwkeurige diagnose.

In tegenstelling tot de "anti-reflectie" functie van AR anti-reflectiecoating, is de kernrol van HR High-Reflective coating het maximaliseren van de reflectiviteit van optische oppervlakken,met een reflectie-effect van meer dan 99%Het wordt daarom veel gebruikt in situaties die een nauwkeurige lichtreflectie vereisen.

Het werkingsprincipe van HR-film met hoge reflectie is gebaseerd op wederzijdse interferentie.en de structuur ervan is gewoonlijk een afwisselende superpositie van "materiaal met een hoge brekingsindex + materiaal met een lage brekingsindex"Wanneer het licht op het filmlaagstelsel schijnt, versterkt het gereflecteerde licht van elke laag elkaar door de consistente fase, waardoor een extreem sterk reflectie-effect ontstaat.Het aantal filmlagen bepaalt rechtstreeks de reflectieprestaties - een filmsysteem met ongeveer 10 lagen kan een reflectie van meer dan 95% bereiken, terwijl een hoogprecisiefilmsysteem met meer dan 30 lagen een weerkaatsingspercentage van 99,9% kan overschrijden in vergelijking met traditionele metalen weerkaatsingslagen zoals aluminiumfolie en zilverfolie.HR-film met hoge reflectiviteit heeft niet alleen een hogere reflectiviteit, maar voorkomt ook de gebreken van metalen materialen, zoals eenvoudige oxidatie en absorptie van lichtenergieHet presteert bijzonder goed in de infrarood- en ultraviolette banden.

Lasertechnologie is het belangrijkste toepassingsscenario van HR-film met hoge reflectiviteit.De resonantieholte van de laser vereist een paar hoogreflecterende spiegels om een wederzijdse reflectie en versterking van het licht te bereikenEen van de spiegels maakt gebruik van HR-hoge-reflectorfilm om bijna 100% reflectie te bereiken, terwijl de andere een gedeeltelijke reflectorfilm gebruikt om de laserstraal uit te geven.Zonder nauwkeurige controle van HR-films met hoge reflectieAls we het niet doen, kunnen lasers geen stabiele energieopbrengst produceren, en technologieën zoals industrieel snijden, medische lasers en lidar zouden allemaal uitgesloten zijn.

In het gebied van astronomische waarneming zijn ook hoogreflecterende HR-films onmisbaar.die het zwakke licht van verre hemellichamen efficiënt kan reflecteren en mensen kan helpen beelden te maken van sterrenstelsels miljarden lichtjaren verwijderdOp het gebied van verlichting kunnen de reflectorbekers van LED-lampen, nadat zij met een HR-coating zijn behandeld, het licht concentreren en in een bepaalde richting uitzenden.aanzienlijk verbeteren van de verlichtingsefficiëntie en verminderen van energieverspillingBovendien spelen in apparatuur zoals projectoren en podiumverlichting HR-films met een hoge reflectie ook een cruciale rol bij het leiden van het licht.

Als AR-films en HR-films de "omvattende regulering" van licht zijn,dan zijn filters de "precieze filters" van licht - ze kunnen selectief licht van specifieke golflengten door laten gaan terwijl ze licht van andere golflengten blokkeren, waardoor aan de behoeften van de lichtsignaalextractie in verschillende scenario's kan worden voldaan.interferentietype en polarisatietypeOnder hen zijn interferentietypfilters door hun hoge precisie en stabiele prestaties de belangrijkste in industriële toepassingen geworden.

Het werkingsprincipe van interferentiefilters is vergelijkbaar met dat van AR- en HR-films, beide gebaseerd op het interferentieverschijnsel van licht, maar hun structuren zijn complexer.Het controleert nauwkeurig de constructieve en destructieve interferentie van licht van verschillende golflengten door tientallen of zelfs honderden dielectrische filmlagen op elkaar te leggen., waardoor de "vrijstelling" van doelgolflengten en de "interceptie" van interfererende golflengten wordt bereikt.een gemeenschappelijk smalbandfilter kan alleen een specifieke golflengte (zoals 650 nm rood licht) doorlaten, met een bandbreedte van slechts enkele nanometers, wat overeenkomt met het installeren van "monochromatische glazen" op het optische systeem.

Op het gebied van digitale beeldvorming vormen filters de kern van kleurenbeeldvorming.Dit moet worden bereikt door middel van een kleurfilterarray (CFA) die het oppervlak van de sensor bedekt - deze array bestaat uit een groot aantal rode, groene en blauwe filtereenheden, die respectievelijk het licht van overeenkomstige golflengten screenen en vervolgens kleurenbeelden via algoritmes synthetiseren.het UV-filter dat vaak in cameraobjectieven wordt gebruikt, kan ultraviolette stralen blokkeren en voorkomen dat het beeld wazig lijktInfrarood-cut-off filters kunnen infrarood licht filteren om de nauwkeurigheid van de kleurweergave te garanderen.

Op het gebied van medische diagnose speelt de nauwkeurige screening van filters een cruciale rol.De bloedglucose-detector kan het lichtsignaal identificeren dat wordt geproduceerd door de reactie tussen glucose in het bloed en het testreagens via een filter met een specifieke golflengte.Fluorescentiemicroscopen gebruiken filters om het opwekkingslicht van fluorescentiesignalen te scheiden.het mogelijk maken dat onderzoekers fluorescerend gemerkte stoffen in cellen duidelijk kunnen observerenIn het kader van de milieubewakingGasdetectieapparaten kunnen de concentratie van verontreinigende stoffen in de lucht nauwkeurig detecteren door de kenmerkende absorptiegolflengten van het doelgas via filters te filterenOp het gebied van beveiliging kunnen infraroodfilters worden gebruikt in combinatie met nachtvisiecamera's om in donkere omgevingen heldere infraroodbeelden vast te leggen.

Met de ontwikkeling van de technologie beweegt de optische coatingtechnologie zich in de richting van "dunner, slimmer en veelzijdiger".ultra-dunne flexibele coatingtechnologie heeft een doorbraak bereikt en kan worden toegepast op het flexibele glas van opvouwbare mobiele telefoonsHet heeft niet alleen anti-transmittance en anti-kras prestaties, maar kan zich ook aanpassen aan herhaalde buigingen.nieuwe producten zoals electrochrome coating en thermochrome coating zijn ontstaanZij kunnen de lichtdoorlatendheid of reflectie krachtens externe signalen dynamisch aanpassen en kunnen in de toekomst worden toegepast op scenario's zoals slimme auto-vensters en adaptieve bril.

Ondertussen worden de prestaties van optische coatings in extreme milieutoepassingen ook voortdurend verbeterd.speciale coatings die bestand zijn tegen straling en hoge temperaturen zijn aangebracht op de optische apparatuur van de Mars-sondenVoor het onderzoek op de diepe zee zorgt de hoge druk- en corrosiebestendige coating voor de stabiele werking van onderwatercamera's.nieuwe coatings op basis van grafeen en tweedimensionale materialen worden een hotspot voor onderzoek, en zullen naar verwachting een betere optische prestatie en een breder scala aan toepassingsscenario's bereiken.

Van dagelijkse benodigdheden tot geavanceerde technologie is de optische coating, met zijn nauwkeurige lichtregulatie, de kern van de moderne optische technologie geworden.De AR anti-reflectie film maakt ons gezichtsveld helderderMet de voortdurende vooruitgang van de technologie is het gebruik van de lichtfilter steeds efficiënter en de extractie van lichtsignalen steeds nauwkeuriger.Deze "onzichtbare films" zullen zeker waarde creëren op meer gebieden en meer krachtige hulpmiddelen bieden voor de mensheid om de wereld van het licht te verkennen..