Optik Kaplamaların Girişi ve Sınıflandırılması

Akıllı telefon ekranlarının açık görüntülerinde, astronomik teleskoplar tarafından yakalanan uzak galaksilerin görüntülerinde ve lazer ameliyatlarının hassas ameliyat odalarında,Bir "görünmez teknoloji" temel bir rol oynuyor - bu optik kaplamaÖzel bir işlem yoluyla optik substratların yüzeyinde, genellikle sadece nanometre boyutunda kalınlıkta depolanmış ultra ince bir malzeme tabakasıdır.Yine de yansımayı doğru bir şekilde kontrol edebilir., ışığın iletim, emilim ve diğer özellikleri, optik cihazların performans sıkıntılarını aşmasını sağlar.Günlük tüketim mallarından ileri teknoloji alanlarına kadarBu makalede optik kaplamanın özü sistematik olarak yorumlanacak ve üç temel ürüne odaklanacak: AR yansıma karşıtı film, HR yüksek yansıma filmi ve filtre,teknik gizemlerini ve uygulama değerlerini ortaya çıkarmak.

Optik kaplama tek bir teknoloji değil, cam, plastik, plastik ve diğer optik substratların yüzeyinde ince filmler oluşturan bir süreç kategorisini ifade eden genel bir terimdir.ve metal fiziksel veya kimyasal yöntemlerleTemel ilke ışığın müdahale olayına dayanır - aynı frekansta ve sabit faz farkına sahip iki ışık ışını karşılaştığında,Birbirlerini güçlendirme (yapıcı müdahale) veya zayıflatma (yok edici müdahale) etkisi yaratacaklar.Filmin malzemesini, kalınlığını ve katman sayısını kesin bir şekilde tasarlayarak, mühendisler bu prensibi ışığın yönlü kontrolünü elde etmek için kullanabilirler.

Yaygın kaplama işlemleri arasında fiziksel buhar birikimi (PVD) ve kimyasal buhar birikimi (CVD) vardır.Magnetron püskürtme ve diğer yöntemlerKatman malzemesini atomlaştırabilir ve yüksek vakum ortamında altlığın yüzeyinde tekel bir şekilde yatırabilir, böylece filmin saflığını ve tekelliğini sağlayabilir.CVD işlemi kimyasal reaksiyonlar yoluyla film üretir ve özel işlevlere sahip kaplamalar hazırlamak için daha uygundur.Hangi işlemi seçerseniz seçin, çevresel temizlik, sıcaklık kontrolü ve çökme oranı için son derece yüksek gereksinimler vardır.En küçük sapma bile kaplama performansının başarısızlığına neden olabilir..

Kaplama işlemine maruz kalmamış optik cihazlar genellikle belirgin kusurlara sahiptir. Örneğin, sıradan camın yüzeyi görünür ışığın yaklaşık% 4 ila% 5'ini yansıtır.10 mercekten oluşan bir kamera için, sadece yansımanın kaybı, ışığın %40'ından fazlasının sensöre ulaşmasını engelleyebilir, bu da şiddetli parlama ile birlikte bulanık bir görüntüye neden olur.Optik kaplamanın ortaya çıkışı tam olarak bu sorunları çözmek içinBu, optik cihazlar için bir "performans zırhı" takmak gibi, ışığın yayılmasını ve kullanımını gerçek ihtiyaçlara daha uyumlu hale getirmek.

AR Anti-Reflective Coating, günlük hayata en yakın optik kaplamadır. Temel işlevi, ışık geçirgenliğini en üst düzeye çıkarırken optik yüzeyde yansıyan ışığı azaltmaktır.Giydiğimiz kısır görme gözlükleri., cep telefonlarımızın ekranları ve fotoğraf makinelerimizin lensleri neredeyse hepsi bu desteğe dayanıyor.

AR yansıma karşıtı kaplamanın çalışma prensibi, tipik bir iptal müdahalesi uygulamasıdır. Genellikle tek veya çok katmanlı dielektrik malzemelerden oluşur,En yaygınları silikon dioksittir.Mühendisler, film katmanının kalınlığını, hedef ışık dalga boyunun dörtte birinde doğru bir şekilde kontrol edecekler.Işığın bir kısmı film katmanının üst yüzeyinden yansıyacaktır., diğer kısmı film katmanına nüfuz eder ve film katmanı ile alt katman arasındaki arayüzden yansıtılır.Bu iki yansıyan ışık ışını arasındaki optik yol farkı tam olarak bir dalga boyunun yarısıdır.Karşılaştıkları zaman birbirlerini iptal ederler ve böylece yansıtıcılığı önemli ölçüde azaltırlar.

Erken AR yansıma karşıtı kaplamalar çoğunlukla tek katmanlı yapılardı ve yalnızca sınırlı uygulama aralıkları ile belirli dalga boylarında yansıma karşıtı etkiler elde edebiliyorlardı.Modern AR yansıma karşıtı filmler çok katmanlı kompozit yapılara dönüştüFarklı malzemelerden ve kalınlıklardan film katmanlarının üst üste yerleştirilmesiyle,Yansıtıcılık %1'den azına düşebilir ve ışık geçirgenliği tüm görünür ışık spektrumunda %95'ten fazla artabilir (400-700nm)Bazı yüksek kaliteli AR filmleri ayrıca sadece yansımayı azaltmakla kalmayıp parmak izlerini ve lekeleri önleyebilen hidrofobic ve oleophobic katmanlar ekler.Akıllı telefon ekranları için "standart" bir teknoloji haline gelmek.

AR yansıma önleyici filmlerin değeri çeşitli alanlarda tam olarak gösterilmiştir.Güneş panellerinin yüzeyindeki AR filmi ışık geçirgenliğini %5 ila %10 artırabilir.Bu, yeni enerjinin kullanımı için büyük önem taşıyan bir enerji üretimi verimliliğinin iyileştirilmesine doğrudan yol açar.Uçak ön camlarındaki AR filmi, pilotların görüşüne güneş ışığının yansımasının müdahalesini azaltabilir ve uçuş güvenliğini artırabilirTıbbi ekipmanlarda, endoskop lensindeki AR filmi, doktorların daha net iç görüntüler elde etmelerini sağlayarak kesin bir teşhis için bir garanti sağlar.

AR yansıma karşıtı kaplamanın "yansıma karşıtı" işlevinin aksine, HR Yüksek Yansıtıcı kaplamanın temel rolü optik yüzeylerin yansımasını en üst düzeye çıkarmaktır.% 99'dan fazla yansıma etkisine bile ulaşan, sıradan metal aynaların yansıtma kapasitesini çok fazla aşar. Bu nedenle, hassas ışık yansıtması gerektiren senaryolarda yaygın olarak kullanılır.

HR yüksek yansıtıcı filmin çalışma prensibi karşılıklı müdahaleye dayanır.ve yapısı genellikle "yüksek kırılma indeksi malzemesi + düşük kırılma indeksi malzemesi"nin alternatif bir üst üste konmasıdırFilm katman sistemine ışık saçıldığında, her katmandan yansıyan ışık tutarlı faz nedeniyle birbirini güçlendirecek ve böylece son derece güçlü bir yansıma etkisi oluşturacaktır.Film katmanlarının sayısı yansıma performansını doğrudan belirler - yaklaşık 10 katmanlı bir film sistemi% 95'in üzerinde yansıma oranına ulaşabilir, 30 katmandan fazla yüksek hassasiyetli film sistemi, alüminyum film ve gümüş film gibi geleneksel metal yansıtıcı katmanlarla karşılaştırıldığında% 99.9'u aşan bir yansıma oranına sahip olabilir.HR yüksek yansıtıcılık filmi, sadece daha yüksek yansıtıcılığa sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda kolay oksidasyon ve ışık enerjisinin emili gibi metal malzemelerin kusurlarından da kaçınırÖzellikle kızılötesi ve ultraviyole bantlarda iyi performans gösterir.

Lazer teknolojisi, HR yüksek yansıtma filminin temel uygulama senaryosudur.Lazerin rezonans boşluğu, ışığın karşılıklı yansımasını ve amplifikasyonunu elde etmek için bir çift yüksek yansıtıcı ayna gerektirirBir ayna, neredeyse% 100 yansıma elde etmek için HR yüksek yansıtıcı film kullanırken, diğeri lazer ışınını çıkarmak için kısmi yansıtıcı film kullanır.Yüksek yansıtıcılıklı filmlerin doğru kontrolü olmadan, lazerler istikrarlı bir enerji çıkışı oluşturamaz ve endüstriyel kesim, tıbbi lazerler ve lidar gibi teknolojiler tümüyle söz konusu olmaz.

Astronomik gözlem alanında, HR yüksek yansıtıcı filmler de vazgeçilmezdir.Uzak gökyüzü cisimlerinin zayıf ışığını etkili bir şekilde yansıtabilen ve insanlara milyarlarca ışık yılı uzakta bulunan galaksilerin görüntülerini yakalamasına yardımcı olanIşıklandırma alanında, LED lambalarının yansıtıcı bardakları HR kaplama ile tedavi edildikten sonra ışığı yoğunlaştırabilir ve belirli bir yönde yayılabilir.Işık verimliliğini önemli ölçüde artırmak ve enerji israfını azaltmakEk olarak, projektörler ve sahne aydınlatması gibi ekipmanlarda, HR yüksek yansıtıcılıklı filmler de ışığı yönlendirmede çok önemli bir rol oynar.

Eğer AR filmleri ve HR filmleri ışığın kapsamlı düzenlemesi ise,o zaman filtreler ışığın "doğru filtreleridir" - diğer dalga boylarının ışığını engelleyerek belirli dalga boylarının ışığının geçmesine seçici olarak izin verebilirlerFarklı tarama yöntemlerine göre filtreler emici tiplere sınıflandırılabilir.Müdahale tipi ve kutuplaşma tipiBunların arasında, yüksek hassasiyetleri ve istikrarlı performansları nedeniyle endüstriyel uygulamalarda interferans tipi filtreler ana akım haline gelmiştir.

Müdahale filtrelerinin çalışma prensibi, AR ve HR filmlerine benzer, her ikisi de ışığın müdahale fenomenine dayanır, ancak yapıları daha karmaşıktır.Farklı dalga boylarındaki ışığın yapıcı ve yıkıcı müdahalesini düzinelerce hatta yüzlerce dielektrik film katmanının üst üste konulmasıyla kesin bir şekilde kontrol eder., böylece hedef dalga boylarının "boşaltılmasını" ve müdahale dalga boylarının "kesilmesini" elde eder.ortak dar bantlı bir filtre sadece belirli bir dalga boyunun (örneğin 650nm kırmızı ışık) geçmesine izin verebilir, birkaç nanometre içinde kontrol edilen bant genişliği ile, optik sisteme "monokromatik gözlükler" yerleştirmeye eşdeğer.

Dijital görüntüleme alanında, filtreler renk görüntülemesinin çekirdeğidir. Akıllı telefonların ve kameraların görüntü sensörleri farklı ışık renklerini ayırt edemez.Bu, sensörün yüzeyini kaplayan bir renk filtresi dizisi (CFA) ile elde edilmelidir - bu dizi çok sayıda kırmızı, yeşil ve mavi filtre üniteleri, karşılıklı dalga boylarındaki ışığı tarar ve daha sonra algoritmalar yoluyla renkli görüntüleri sentezler.Genellikle kamera lenslerinde kullanılan UV filtresi ultraviyole ışınlarını engelleyebilir ve görüntünün sisli görünmesini önleyebilirKızılötesi kesme filtreleri, renk üretiminin doğruluğunu sağlamak için kızılötesi ışığı filtreleyebilir.

Tıbbi teşhis alanında, filtrelerin hassas tarama yeteneği çok önemli bir rol oynar.Kan glukozu dedektörü, belirli bir dalga boyundaki bir filtre aracılığıyla kandaki glukoz ile test reagansı arasındaki reaksiyondan üretilen ışık sinyalini tanımlayabilir., böylece kan şekeri seviyelerinin hızlı bir şekilde ölçülmesini sağlar.Araştırmacıların hücreler içinde floresan etiketli maddeleri açıkça gözlemlemesine izin verirÇevre izlemesinde,Gaz tespit cihazları, hedef gazın karakteristik emici dalga boylarını filtrelerle filtreleyerek havadaki kirleticilerin konsantrasyonunu doğru bir şekilde tespit edebilir.Güvenlik alanında, karanlık ortamlarda net kızılötesi görüntüler elde etmek için gece görüş kamerası ile birlikte kızılötesi filtreler kullanılabilir.

Teknolojinin gelişmesiyle birlikte, optik kaplama teknolojisi "daha ince, daha akıllı ve daha kapsamlı" yönünde ilerliyor.ultra ince esnek kaplama teknolojisi bir atılım elde etti ve katlanabilir ekranlı cep telefonlarının esnek camına uygulanabilirSadece anti-transmittance ve anti-cıkma performansını sürdürmekle kalmaz aynı zamanda tekrarlanan bükülmeye de adapte olabilir.Elektrokromik kaplama ve termokromik kaplama gibi yeni ürünler ortaya çıktıDış sinyallere göre ışık geçirgenliğini veya yansıtıcılığını dinamik olarak ayarlayabilirler ve gelecekte akıllı araba pencereleri ve uyarlanabilir gözlükler gibi senaryolarda uygulanabilirler.

Bu arada, aşırı çevresel uygulamalarda, optik kaplamaların performansı da sürekli olarak yükseltilmektedir.Mars sondalarının optik ekipmanlarına radyasyona ve yüksek sıcaklıklara dayanıklı özel kaplamalar uygulandıDerin deniz keşfi için, yüksek basınç ve korozyona dayanıklı kaplama, sualtı kameralarının istikrarlı çalışmasını sağlar.Grafen ve iki boyutlu malzemelere dayalı yeni kaplamalar araştırma sıcak noktası haline geliyor, ve daha iyi optik performans ve daha geniş bir uygulama senaryosu elde etmeleri bekleniyor.

Günlük ihtiyaçlardan en son teknolojiye kadar, optik kaplama, hassas ışık düzenleme yeteneğiyle modern optik teknolojisinin temel desteği haline geldi.AR yansıması önleyici filmi görme alanımızı daha net hale getiriyor, HR yüksek yansıtıcı film ışığın kullanımını daha verimli hale getirir ve filtre ışık sinyallerinin çıkarılmasını daha doğru hale getirir.Bu "görünmez filmler" daha fazla alanda değer yaratmak zorunda ve insanlığın ışık dünyasını keşfetmesi için daha güçlü araçlar sağlayacaktır..