ऑप्टिकल कोटिंग्स का परिचय और वर्गीकरण

स्मार्टफोन स्क्रीन के स्पष्ट प्रदर्शन में, खगोलीय दूरबीनों द्वारा कैप्चर की गई दूर की आकाशगंगाओं की छवियों में, और लेजर सर्जरी के सटीक ऑपरेशन कक्षों में,एक "अदृश्य प्रौद्योगिकी" एक मुख्य भूमिका निभा रही है - यह ऑप्टिकल कोटिंग हैयह एक विशेष प्रक्रिया के माध्यम से ऑप्टिकल सब्सट्रेट की सतह पर जमा एक अति पतली सामग्री परत है, आमतौर पर मोटाई में केवल नैनोमीटर स्तर पर,फिर भी यह सटीक प्रतिबिंब को नियंत्रित कर सकते हैं, प्रकाश के संचरण, अवशोषण और अन्य गुणों के कारण ऑप्टिकल उपकरणों को प्रदर्शन की बाधाओं को तोड़ने में सक्षम बनाता है।दैनिक उपभोग्य वस्तुओं से लेकर अत्याधुनिक प्रौद्योगिकी क्षेत्रों तकइस लेख में ऑप्टिकल कोटिंग के सार की व्यवस्थित व्याख्या की जाएगी और तीन मुख्य उत्पादों पर ध्यान केंद्रित किया जाएगा: एआर विरोधी प्रतिबिंब फिल्म, एचआर उच्च प्रतिबिंब फिल्म और फिल्टर,उनके तकनीकी रहस्यों और अनुप्रयोगों के मूल्य का खुलासा.

ऑप्टिकल कोटिंग एक एकल तकनीक नहीं है बल्कि एक सामान्य शब्द है जो उन प्रक्रियाओं की एक श्रेणी को संदर्भित करता है जो ऑप्टिकल सब्सट्रेट जैसे कि ग्लास, प्लास्टिक,और धातु भौतिक या रासायनिक तरीकों सेमूल सिद्धांत प्रकाश की हस्तक्षेप घटना पर आधारित है - जब एक ही आवृत्ति और एक स्थिर चरण अंतर के साथ प्रकाश के दो बीम मिलते हैं,वे परस्पर सुदृढीकरण (निर्माण हस्तक्षेप) या कमजोर (विनाशकारी हस्तक्षेप) का प्रभाव पैदा करेंगेफिल्म की सामग्री, मोटाई और परतों की संख्या को सटीक रूप से डिजाइन करके, इंजीनियर प्रकाश के दिशात्मक नियंत्रण को प्राप्त करने के लिए इस सिद्धांत का उपयोग कर सकते हैं।

सामान्य कोटिंग प्रक्रियाओं में भौतिक वाष्प जमाव (पीवीडी) और रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी) शामिल हैं।मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग और अन्य विधियाँयह कोटिंग सामग्री को एटॉमिक कर सकता है और इसे उच्च वैक्यूम वातावरण में सब्सट्रेट की सतह पर समान रूप से जमा कर सकता है, जिससे फिल्म की शुद्धता और एकरूपता सुनिश्चित होती है।सीवीडी प्रक्रिया रासायनिक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से फिल्म उत्पन्न करती है और विशेष कार्यों के साथ कोटिंग तैयार करने के लिए अधिक उपयुक्त हैकोई फर्क नहीं पड़ता कि किस प्रक्रिया को अपनाया जाता है, पर्यावरण स्वच्छता, तापमान नियंत्रण और जमाव दर के लिए अत्यंत उच्च आवश्यकताएं हैं।यहां तक कि मामूली विचलन कोटिंग प्रदर्शन की विफलता का कारण बन सकता है.

ऐसी ऑप्टिकल डिवाइस जिन्हें कोटिंग उपचार से नहीं गुजरना पड़ा है, उनमें अक्सर स्पष्ट दोष होते हैं। उदाहरण के लिए, साधारण कांच की सतह लगभग 4% से 5% दृश्य प्रकाश को प्रतिबिंबित करती है।10 लेंस से बने कैमरे के लिए, प्रतिबिंब का नुकसान ही सेंसर तक पहुंचने से 40% से अधिक प्रकाश को रोक सकता है, जिसके परिणामस्वरूप तेज चमक के साथ एक धुंधली छवि होती है।ऑप्टिकल कोटिंग का उद्भव इस तरह की समस्याओं को हल करने के लिए हैयह ऑप्टिकल उपकरणों के लिए "प्रदर्शन कवच" पहनने जैसा है, जिससे प्रकाश का प्रसार और उपयोग वास्तविक जरूरतों के अनुरूप हो जाता है।

एआर एंटी रिफ्लेक्टीव कोटिंग रोजमर्रा की जिंदगी के सबसे करीब ऑप्टिकल कोटिंग है। इसका मुख्य कार्य प्रकाश पारगम्यता को अधिकतम करते हुए ऑप्टिकल सतह पर परिलक्षित प्रकाश को कम करना है।हम जो मायोपिया चश्मा पहनते हैं, हमारे मोबाइल फोन की स्क्रीन और हमारे कैमरों के लेंस लगभग सभी इसके समर्थन पर भरोसा करते हैं।

आर एंटी रिफ्लेक्शन कोटिंग का काम करने का सिद्धांत रद्द करने के हस्तक्षेप का एक विशिष्ट अनुप्रयोग है। यह आमतौर पर एकल या बहु-परत वाले डाइलेक्ट्रिक सामग्री से बना होता है,जिनमें से सबसे आम सिलिकॉन डाइऑक्साइड हैंमैग्नीशियम फ्लोराइड आदि। इंजीनियर फिल्म परत की मोटाई को लक्ष्य प्रकाश तरंग दैर्ध्य के एक चौथाई पर सटीक रूप से नियंत्रित करेंगे।प्रकाश का एक हिस्सा फिल्म परत की ऊपरी सतह से परिलक्षित होगा, जबकि दूसरा भाग फिल्म परत में प्रवेश करेगा और फिल्म परत और सब्सट्रेट के बीच के इंटरफेस से परिलक्षित होगा।इन दो प्रतिबिंबित प्रकाश किरणों के बीच ऑप्टिकल पथ का अंतर ठीक आधा तरंग दैर्ध्य हैजब वे मिलते हैं, तो वे एक दूसरे को रद्द कर देंगे, जिससे प्रतिबिंबकता काफी कम हो जाएगी।

आर आर एंटी रिफ्लेक्शन कोटिंग्स ज्यादातर एकल-परत संरचनाएं थीं और सीमित अनुप्रयोग सीमाओं के साथ केवल विशिष्ट तरंग दैर्ध्य पर एंटी रिफ्लेक्शन प्रभाव प्राप्त कर सकती थीं।आधुनिक आरए प्रतिबिंब विरोधी फिल्मों बहु-परत मिश्रित संरचनाओं में विकसित किया हैविभिन्न सामग्रियों और मोटाइयों की फिल्म परतों को ऊपर से लगाकर,प्रतिबिंबकता को 1% से कम तक कम किया जा सकता है और प्रकाश पारगम्यता को पूरे दृश्य प्रकाश स्पेक्ट्रम (400-700nm) में 95% से अधिक तक बढ़ाया जा सकता हैकुछ हाई-एंड एआर फिल्मों में हाइड्रोफोबिक और ओलिओफोबिक परतें भी शामिल होती हैं, जो न केवल प्रतिबिंब को कम कर सकती हैं बल्कि फिंगरप्रिंट और दागों को भी रोक सकती हैं।स्मार्टफोन स्क्रीन के लिए एक "मानक" तकनीक बन रही है.

विभिन्न क्षेत्रों में AR एंटी रिफ्लेक्टीव फिल्मों का मूल्य पूरी तरह से प्रदर्शित किया गया है।सौर पैनलों की सतह पर AR फिल्म प्रकाश पारगम्यता को 5% से 10% तक बढ़ा सकती हैइस प्रकार से ऊर्जा उत्पादन की दक्षता में सुधार हुआ है, जो कि नई ऊर्जा के उपयोग के लिए बहुत महत्वपूर्ण है।विमान के विंडशील्ड पर AR फिल्म पायलटों की दृष्टि पर सूर्य के प्रकाश के प्रतिबिंब के हस्तक्षेप को कम कर सकती है और उड़ान सुरक्षा को बढ़ा सकती हैचिकित्सा उपकरणों में, एंडोस्कोप लेंस पर AR फिल्म डॉक्टरों को स्पष्ट आंतरिक चित्र प्राप्त करने में सक्षम बनाती है, जो सटीक निदान की गारंटी प्रदान करती है।

AR एंटी रिफ्लेक्शन कोटिंग के "विरोधी परावर्तन" कार्य के विपरीत, एचआर हाई रिफ्लेक्टीव कोटिंग की मुख्य भूमिका ऑप्टिकल सतहों की परावर्तनशीलता को अधिकतम करना है,यहां तक कि 99% से अधिक प्रतिबिंब प्रभाव प्राप्त करने के लिएसामान्य धातु के दर्पणों की परावर्तन क्षमता से कहीं अधिक है। इसलिए, इसका व्यापक रूप से उन परिदृश्यों में उपयोग किया जाता है जिनमें सटीक प्रकाश परावर्तन की आवश्यकता होती है।

एचआर उच्च परावर्तन फिल्म का कार्य सिद्धांत पारस्परिक हस्तक्षेप पर आधारित है,और इसकी संरचना आम तौर पर "उच्च अपवर्तन सूचकांक सामग्री + कम अपवर्तन सूचकांक सामग्री" की एक वैकल्पिक अतिव्यापी हैजब प्रकाश फिल्म परत प्रणाली पर चमकता है, तो प्रत्येक परत से परिलक्षित प्रकाश एक-दूसरे को सुसंगत चरण के कारण मजबूत करेगा, इस प्रकार एक बेहद मजबूत परिलक्षित प्रभाव बनता है।फिल्म परतों की संख्या सीधे प्रतिबिंब प्रदर्शन को निर्धारित करती है - लगभग 10 परतों वाली फिल्म प्रणाली 95% से अधिक प्रतिबिंब दर प्राप्त कर सकती है, जबकि 30 से अधिक परतों वाली उच्च-सटीक फिल्म प्रणाली 99.9% से अधिक प्रतिबिंब दर पार कर सकती है।एचआर उच्च परावर्तनशीलता फिल्म न केवल एक उच्च परावर्तनशीलता है, बल्कि धातु सामग्री के दोषों से भी बचता है जैसे कि आसान ऑक्सीकरण और प्रकाश ऊर्जा का अवशोषणयह अवरक्त और पराबैंगनी बैंड में विशेष रूप से अच्छा प्रदर्शन करता है।

लेजर तकनीक एचआर उच्च परावर्तनशीलता वाली फिल्म का मुख्य अनुप्रयोग परिदृश्य है।लेजर की प्रतिध्वनित गुहा को प्रकाश के प्रतिबिंब और प्रवर्धन को प्राप्त करने के लिए उच्च परावर्तक दर्पणों की एक जोड़ी की आवश्यकता होती हैएक दर्पण लगभग 100% परावर्तन प्राप्त करने के लिए एचआर उच्च परावर्तन फिल्म का उपयोग करता है, जबकि दूसरा लेजर बीम को आउटपुट करने के लिए आंशिक परावर्तन फिल्म का उपयोग करता है।उच्च परावर्तनशीलता वाली एचआर फिल्मों के सटीक नियंत्रण के बिना, लेजर स्थिर ऊर्जा उत्पादन नहीं कर सकते हैं, और औद्योगिक काटने, चिकित्सा लेजर और लीडर जैसी प्रौद्योगिकियां सभी सवाल से बाहर होंगी।

खगोलीय अवलोकन के क्षेत्र में एचआर उच्च परावर्तक फिल्म भी अपरिहार्य हैं। हबल स्पेस टेलीस्कोप का प्राथमिक दर्पण एक बहु-परत एचआर फिल्म प्रणाली को अपनाता है,जो दूर के खगोलीय पिंडों की कमजोर रोशनी को कुशलतापूर्वक प्रतिबिंबित कर सकता है और मनुष्यों को अरबों प्रकाश वर्ष दूर की आकाशगंगाओं की छवियों को पकड़ने में मदद कर सकता हैप्रकाश व्यवस्था के क्षेत्र में एलईडी लैंप के रिफ्लेक्टर कपों को एचआर कोटिंग के साथ इलाज करने के बाद, वे प्रकाश को एकाग्र कर सकते हैं और इसे एक विशिष्ट दिशा में उत्सर्जित कर सकते हैं।प्रकाश की दक्षता में काफी सुधार और ऊर्जा की बर्बादी को कम करनाइसके अतिरिक्त, प्रोजेक्टर और मंच प्रकाश व्यवस्था जैसे उपकरणों में, एचआर उच्च प्रतिबिंबात्मकता वाली फिल्में भी प्रकाश को निर्देशित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं।

अगर एआर फिल्में और एचआर फिल्में प्रकाश का "व्यापक विनियमन" हैं,तो फ़िल्टर प्रकाश के "सटीक फ़िल्टर" हैं - वे चुनिंदा रूप से विशिष्ट तरंग दैर्ध्य के प्रकाश को पारित करने की अनुमति दे सकते हैं जबकि अन्य तरंग दैर्ध्य के प्रकाश को अवरुद्ध कर सकते हैं, इस प्रकार विभिन्न परिदृश्यों में प्रकाश संकेत निष्कर्षण की जरूरतों को पूरा करता है। विभिन्न स्क्रीनिंग विधियों के अनुसार, फिल्टर को अवशोषण प्रकार में वर्गीकृत किया जा सकता है,हस्तक्षेप प्रकार और ध्रुवीकरण प्रकारइनमें से, हस्तक्षेप प्रकार के फ़िल्टर उच्च परिशुद्धता और स्थिर प्रदर्शन के कारण औद्योगिक अनुप्रयोगों में मुख्यधारा बन गए हैं।

हस्तक्षेप फिल्टर का कार्य सिद्धांत आर और एचआर फिल्मों के समान है, दोनों प्रकाश की हस्तक्षेप घटना पर आधारित हैं, लेकिन उनकी संरचनाएं अधिक जटिल हैं।यह विभिन्न तरंग दैर्ध्यों के प्रकाश के रचनात्मक और विनाशकारी हस्तक्षेप को दर्जनों या सैकड़ों डाइलेक्ट्रिक फिल्म परतों को ओवरलैप करके सटीक रूप से नियंत्रित करता है, इस प्रकार लक्ष्य तरंग दैर्ध्य की "रिलीज़" और हस्तक्षेप करने वाली तरंग दैर्ध्य की "अवरोधन" प्राप्त करना। उदाहरण के लिए,एक सामान्य संकीर्ण बैंड फ़िल्टर केवल एक विशिष्ट तरंग दैर्ध्य (जैसे 650nm लाल प्रकाश) के माध्यम से गुजरने की अनुमति दे सकता है, कुछ नैनोमीटर के भीतर नियंत्रित बैंडविड्थ के साथ, जो ऑप्टिकल सिस्टम पर "मोनोक्रोमैटिक चश्मा" स्थापित करने के बराबर है।

डिजिटल इमेजिंग के क्षेत्र में, फिल्टर रंग इमेजिंग के मूल में हैं। स्मार्ट फोन और कैमरों के इमेज सेंसर स्वयं प्रकाश के विभिन्न रंगों को अलग नहीं कर सकते हैं।यह सेंसर की सतह को कवर करने वाले एक रंग फिल्टर सरणी (सीएफए) के माध्यम से प्राप्त किया जाना चाहिए - यह सरणी बड़ी संख्या में लाल रंग के तारों से बनी होती है, हरे और नीले फ़िल्टर इकाइयां, जो क्रमशः संबंधित तरंग दैर्ध्य के प्रकाश को स्क्रीन करती हैं और फिर एल्गोरिदम के माध्यम से रंगीन छवियों का संश्लेषण करती हैं।कैमरा लेंस में इस्तेमाल होने वाला यूवी फ़िल्टर पराबैंगनी किरणों को रोक सकता है और छवि को धुंधला दिखने से रोक सकता हैअवरक्त कट-ऑफ फिल्टर रंगों के पुनरुत्पादन की सटीकता सुनिश्चित करने के लिए अवरक्त प्रकाश को फ़िल्टर कर सकते हैं।

चिकित्सा निदान के क्षेत्र में, फिल्टर की सटीक स्क्रीनिंग क्षमता महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है।रक्त ग्लूकोज डिटेक्टर एक विशिष्ट तरंग दैर्ध्य के फिल्टर के माध्यम से रक्त में ग्लूकोज और परीक्षण अभिकर्मक के बीच प्रतिक्रिया द्वारा उत्पादित प्रकाश संकेत की पहचान कर सकता हैफ्लोरोसेंस माइक्रोस्कोप में फ्लोरोसेंस सिग्नल से उत्तेजना प्रकाश को अलग करने के लिए फिल्टर का उपयोग किया जाता है।जिससे शोधकर्ताओं को कोशिकाओं के अंदर फ्लोरोसेंट लेबल वाली पदार्थों को स्पष्ट रूप से देखने की अनुमति मिलती हैपर्यावरण निगरानी में,गैस डिटेक्शन उपकरण हवा में प्रदूषकों की एकाग्रता को सटीक रूप से फिल्टर के माध्यम से लक्ष्य गैस की विशेषता अवशोषण तरंग दैर्ध्य को फ़िल्टर करके पता लगा सकते हैंसुरक्षा के क्षेत्र में, अंधेरे वातावरण में स्पष्ट अवरक्त छवियों को कैप्चर करने के लिए नाइट विजन कैमरों के साथ मिलकर अवरक्त फिल्टर का उपयोग किया जा सकता है।

प्रौद्योगिकी के विकास के साथ, ऑप्टिकल कोटिंग तकनीक "पतले, स्मार्ट और अधिक चौतरफा" होने की दिशा में आगे बढ़ रही है।अति पतली लचीली कोटिंग तकनीक ने एक सफलता हासिल की है और इसे फोल्डेबल स्क्रीन मोबाइल फोन के लचीले ग्लास पर लागू किया जा सकता है।. यह न केवल एंटी-ट्रांसमिटेंस और एंटी-क्रैश प्रदर्शन को बनाए रखता है, बल्कि बार-बार झुकने के लिए भी अनुकूल हो सकता है।नए उत्पाद जैसे इलेक्ट्रोक्रोमिक कोटिंग और थर्मोक्रोमिक कोटिंग सामने आए हैं।वे बाहरी संकेतों के अनुसार प्रकाश पारगम्यता या परावर्तनशीलता को गतिशील रूप से समायोजित कर सकते हैं और भविष्य में स्मार्ट कार विंडोज और अनुकूली चश्मे जैसे परिदृश्यों पर लागू किए जा सकते हैं।

इस बीच, चरम पर्यावरणीय अनुप्रयोगों में, ऑप्टिकल कोटिंग्स का प्रदर्शन भी लगातार बढ़ रहा है। अंतरिक्ष अन्वेषण की मांगों के जवाब में,मंगल यानों के ऑप्टिकल उपकरण पर विकिरण और उच्च तापमान के प्रतिरोधी विशेष कोटिंग्स लगायी गई हैंगहरे समुद्र की खोज के लिए, उच्च दबाव प्रतिरोधी और संक्षारण प्रतिरोधी कोटिंग पानी के नीचे कैमरों के स्थिर संचालन को सुनिश्चित करती है।ग्राफीन और दो आयामी सामग्रियों पर आधारित नए कोटिंग्स अनुसंधान के लिए एक हॉटस्पॉट बन रहे हैं, और बेहतर ऑप्टिकल प्रदर्शन और अनुप्रयोग परिदृश्यों की एक व्यापक श्रृंखला प्राप्त करने की उम्मीद है।

रोजमर्रा की जरूरतों से लेकर अत्याधुनिक तकनीक तक, प्रकाश कोटिंग, अपनी सटीक प्रकाश विनियमन क्षमता के साथ, आधुनिक ऑप्टिकल प्रौद्योगिकी का मुख्य आधार बन गया है।आरए प्रतिबिंब विरोधी फिल्म हमारे दृष्टि क्षेत्र को स्पष्ट बनाता है, एचआर उच्च परावर्तन फिल्म प्रकाश का उपयोग अधिक कुशल बनाता है, और फिल्टर प्रकाश संकेतों के निष्कर्षण को अधिक सटीक बनाता है।ये "अदृश्य फिल्में" अधिक क्षेत्रों में मूल्य बनाने के लिए बाध्य हैं और मानवता के लिए प्रकाश की दुनिया का पता लगाने के लिए अधिक शक्तिशाली उपकरण प्रदान करती हैं.