กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 5 นาที

การเคลือบทางแสง

สาร เคลือบทางแสง คือ ชั้น วัสดุบางๆ หนึ่งชั้นหรือมากกว่านั้นที่เคลือบลงบนชิ้นส่วนทางแสง เช่น เลนส์ ปริซึมหรือ กระจก ซึ่งจะเปลี่ยนแปลงวิธีการที่ชิ้นส่วนทางแสง สะท้อน และ ส่งผ่าน...

การเคลือบทางแสง

กระจกและเลนส์เคลือบสารกันแสง

สารเคลือบทางแสงคือชั้นวัสดุบางๆ หนึ่งชั้นหรือมากกว่านั้นที่เคลือบลงบนชิ้นส่วนทางแสง เช่นเลนส์ปริซึมหรือกระจกซึ่งจะเปลี่ยนแปลงวิธีการที่ชิ้นส่วนทางแสงสะท้อนและส่งผ่าน แสง สารเคลือบเหล่านี้ได้กลายเป็นเทคโนโลยีสำคัญในสาขาทัศนศาสตร์ สารเคลือบทางแสงชนิดหนึ่งคือสารเคลือบป้องกันการสะท้อนซึ่งช่วยลดการสะท้อนที่ไม่ต้องการจากพื้นผิว และมักใช้กับเลนส์แว่นตาและ กล้องถ่ายรูป อีกชนิดหนึ่งคือสารเคลือบสะท้อนแสงสูง ( HR ) ซึ่งสามารถใช้ในการผลิตกระจกที่สะท้อนแสงได้มากกว่า 99.99% ของแสงที่ตกกระทบ สารเคลือบทางแสงที่ซับซ้อนกว่านั้นจะแสดงการสะท้อนแสงสูงในช่วงความยาวคลื่น หนึ่ง และการป้องกันการสะท้อนในช่วงความยาวคลื่นอื่น ทำให้สามารถผลิตตัวกรองฟิล์มบางแบบไดโครอิกได้

ประเภทของสารเคลือบ

กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างค่าการสะท้อนแสงกับความยาวคลื่นของกระจกโลหะอะลูมิเนียม (Al), เงิน (Ag) และทอง (Au) ที่มุมตกกระทบปกติ

การเคลือบผิวทางแสงที่ง่ายที่สุดคือชั้นโลหะ บางๆ เช่นอะลูมิเนียมซึ่งถูกเคลือบลงบนพื้นผิวแก้วเพื่อทำเป็นพื้นผิวกระจก กระบวนการนี้เรียกว่าการเคลือบเงินโลหะที่ใช้จะเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติการสะท้อนแสงของกระจก อะลูมิเนียมเป็นสารเคลือบที่ถูกที่สุดและพบได้ทั่วไปมากที่สุด และให้ค่าการสะท้อนแสงประมาณ 88%-92% ในช่วงสเปกตรัมที่มองเห็นได้เงินมีราคาแพงกว่าโดยมีค่าการสะท้อนแสง 95%-99% แม้ในย่านอินฟราเรด ไกล แต่มีค่าการสะท้อนแสงลดลง (<90%) ในย่านสเปกตรัม สีน้ำเงินและ อัลตราไวโอเลต และทองคำ มีราคาแพงที่สุด ซึ่งให้ค่าการสะท้อนแสงที่ดีเยี่ยม (98%-99%) ตลอดช่วงอินฟราเรดแต่มีค่าการสะท้อนแสงจำกัดที่ความยาวคลื่นสั้นกว่า 550 นาโนเมตรส่งผลให้เกิดสีทองที่เป็นเอกลักษณ์

โดยการควบคุมความหนาและความหนาแน่นของชั้นเคลือบโลหะ สามารถลดค่าการสะท้อนแสงและเพิ่มการส่งผ่านแสงของพื้นผิว ส่งผลให้ได้กระจกเคลือบเงินครึ่งหนึ่งซึ่งบางครั้งใช้เป็น " กระจกทางเดียว "

สารเคลือบทางแสงอีกประเภทที่สำคัญคือ สาร เคลือบ ไดอิเล็กทริก (เช่น การใช้วัสดุที่มีดัชนีหักเหแตกต่างจากพื้นผิว) สารเคลือบเหล่านี้สร้างขึ้นจากชั้นบางๆ ของวัสดุ เช่นแมกนีเซียมฟลูออไร ด์ แคลเซียมฟลูออไรด์และออกไซด์ของโลหะต่างๆ ซึ่งถูกเคลือบลงบนพื้นผิวทางแสง โดยการเลือกองค์ประกอบ ความหนา และจำนวนของชั้นเหล่านี้อย่างระมัดระวัง ทำให้สามารถปรับแต่งค่าการสะท้อนและการส่งผ่านของสารเคลือบเพื่อให้ได้คุณลักษณะที่ต้องการได้เกือบทุกอย่าง ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนของพื้นผิวสามารถลดลงได้ต่ำกว่า 0.2% ทำให้เกิด สารเคลือบ ป้องกันการสะท้อน (AR)ในทางกลับกัน ค่าการสะท้อนสามารถเพิ่มขึ้นได้มากกว่า 99.99% ทำให้เกิดสาร เคลือบ สะท้อนแสงสูง (HR) ระดับการสะท้อนยังสามารถปรับแต่งได้ตามค่าเฉพาะใดๆ ตัวอย่างเช่น เพื่อสร้างกระจกที่สะท้อนแสง 90% และส่งผ่าน แสง10% ของแสงที่ตกกระทบในช่วงความยาวคลื่นหนึ่งๆ กระจกดังกล่าว มักใช้เป็นตัวแยกแสงและเป็นตัวเชื่อมต่อเอาต์พุตในเลเซอร์อีกทางเลือกหนึ่งคือ สามารถออกแบบสารเคลือบให้กระจกสะท้อนแสงเฉพาะในช่วงความยาวคลื่นแคบๆ เท่านั้น ทำให้เกิดเป็นตัวกรองแสงขึ้น

ความอเนกประสงค์ของสารเคลือบไดอิเล็กทริกทำให้มีการนำไปใช้ในเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์เชิงแสงหลายชนิด ( เช่น เลเซอร์กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงและอินเตอร์เฟอโรเมตร ) ตลอดจนอุปกรณ์สำหรับผู้บริโภค เช่นกล้องส่องทางไกลแว่นตา และเลนส์ถ่ายภาพ

บางครั้งมีการใช้ชั้นไดอิเล็กทริกทับบนฟิล์มโลหะ เพื่อเป็นชั้นป้องกัน (เช่นซิลิคอนไดออกไซด์ทับอะลูมิเนียม) หรือเพื่อเพิ่มการสะท้อนแสงของฟิล์มโลหะ[ 1 ]การผสมผสานระหว่างโลหะและไดอิเล็กทริกยังใช้ในการสร้างสารเคลือบขั้นสูงที่ไม่สามารถสร้างได้ด้วยวิธีอื่น ตัวอย่างหนึ่งคือ " กระจกเงาที่สมบูรณ์แบบ " ซึ่งแสดงการสะท้อนแสงสูง (แต่ไม่สมบูรณ์แบบ) โดยมีความไวต่อความยาวคลื่น มุม และ โพลาไรเซชันต่ำเป็นพิเศษ[ 2 ]

สารเคลือบป้องกันการสะท้อนแสง

เปรียบเทียบแว่นตาที่ไม่ได้เคลือบสารกันแสงสะท้อน (ด้านบน) กับแว่นตาที่เคลือบสารกันแสงสะท้อน (ด้านล่าง)

สารเคลือบป้องกันการสะท้อนแสงใช้เพื่อลดการสะท้อนแสงจากพื้นผิว เมื่อใดก็ตามที่ลำแสงเคลื่อนที่จากตัวกลาง หนึ่ง ไปยังอีกตัวกลางหนึ่ง (เช่น เมื่อแสงเข้าสู่แผ่นกระจกหลังจากเดินทางผ่านอากาศ ) แสงบางส่วนจะสะท้อนจากพื้นผิว (ที่เรียกว่าส่วนต่อประสาน ) ระหว่างตัวกลางทั้งสอง

มีการใช้เทคนิคหลายอย่างเพื่อลดการสะท้อนแสง วิธีที่ง่ายที่สุดคือการใช้ชั้นวัสดุบางๆ ที่บริเวณรอยต่อ โดยมีดัชนีหักเหอยู่ระหว่างดัชนีหักเหของตัวกลางทั้งสอง การสะท้อนแสงจะลดลงเหลือน้อยที่สุดเมื่อ...

,

โดยที่ดัชนีของชั้นบาง และและคือดัชนีของสื่อทั้งสอง ดัชนีหักเหที่เหมาะสมที่สุดสำหรับชั้นเคลือบหลายชั้นที่มุมตกกระทบอื่นที่ไม่ใช่ 0° ได้รับการกำหนดโดย Moreno et al. (2005) [ 3 ]

สารเคลือบดังกล่าวสามารถลดการสะท้อนแสงของกระจกธรรมดาจากประมาณ 4% ต่อพื้นผิว เหลือเพียงประมาณ 2% นี่คือสารเคลือบป้องกันการสะท้อนแสงชนิดแรกที่รู้จักกัน โดยลอร์ดเรย์ลีย์ ค้นพบ ในปี 1886 เขาพบว่ากระจกเก่าที่มีรอยหมองเล็กน้อยจะส่งผ่านแสงได้มากกว่ากระจกใหม่ที่สะอาด เนื่องจากปรากฏการณ์นี้

สารเคลือบป้องกันการสะท้อนแสงที่ใช้งานได้จริงนั้น อาศัยชั้นกลางไม่เพียงแต่เพื่อลดค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนโดยตรงเท่านั้น แต่ยังใช้ ประโยชน์ จากปรากฏการณ์การแทรกสอดของชั้นบางๆ ด้วย หากควบคุมความหนาของชั้นให้แม่นยำจนเป็นหนึ่งในสี่ของความยาวคลื่นของแสงในชั้นนั้น ( สารเคลือบแบบหนึ่งในสี่ของความยาวคลื่น ) การสะท้อนจากด้านหน้าและด้านหลังของชั้นบางๆ จะเกิดการแทรกสอดแบบทำลายล้างและหักล้างกันเอง

การรบกวนในสารเคลือบป้องกันการสะท้อนแสงแบบควอเตอร์เวฟ

ในทางปฏิบัติ ประสิทธิภาพของสารเคลือบแบบแทรกสอดชั้นเดียวอย่างง่ายนั้นมีข้อจำกัด เนื่องจากแสงสะท้อนจะหักล้างกันอย่างสมบูรณ์เฉพาะความยาวคลื่นแสงเดียวที่มุมเดียวเท่านั้น และเนื่องจากความยากลำบากในการหาสารวัสดุที่เหมาะสม สำหรับกระจกธรรมดา ( n ≈ 1.5) ดัชนีหักเหของสารเคลือบที่เหมาะสมที่สุดคือn ≈ 1.23 สารที่มีประโยชน์เพียงไม่กี่ชนิดเท่านั้นที่มีดัชนีหักเหตามที่ต้องการ แมกนีเซียมฟลูออไรด์ (MgF₂ )มักถูกนำมาใช้ เนื่องจากมีความทนทานสูงและสามารถเคลือบลงบนพื้นผิวได้ง่ายโดยใช้การตกตะกอนไอระเหยทางกายภาพแม้ว่าดัชนีหักเหของมันจะสูงกว่าที่ต้องการ (n = 1.38) ก็ตาม ด้วยการเคลือบดังกล่าว สามารถลดการสะท้อนได้ต่ำถึง 1% บนกระจกธรรมดา และจะได้ผลลัพธ์ที่ดีกว่าในตัวกลางที่มีดัชนีหักเหสูงกว่า

สามารถลดการสะท้อนแสงลงได้อีกโดยใช้ชั้นเคลือบหลายชั้นที่ออกแบบมาเพื่อให้การสะท้อนจากพื้นผิวเกิดการรบกวนแบบหักล้างสูงสุด โดยการใช้สองชั้นขึ้นไป จะสามารถสร้างสารเคลือบป้องกันการสะท้อนแสงแบบบรอดแบนด์ที่ครอบคลุมช่วงคลื่นแสงที่มองเห็นได้ (400-700 นาโนเมตร) โดยมีค่าการสะท้อนแสงสูงสุดน้อยกว่า 0.5% การสะท้อนแสงในช่วงคลื่นความยาวแคบกว่านั้นอาจต่ำถึง 0.1% หรืออีกทางเลือกหนึ่งคือ การใช้ชั้นเคลือบหลายชั้นที่มีความแตกต่างเล็กน้อยในดัชนีหักเห เพื่อสร้างสารเคลือบป้องกันการสะท้อนแสงแบบบรอดแบนด์โดยใช้การไล่ระดับดัชนีหักเห

สารเคลือบสะท้อนแสงสูง

หญิงคนหนึ่งสวมแว่นกันแดดที่มีสารเคลือบเลนส์สะท้อนแสงสูง
แผนภาพของกระจกไดอิเล็กทริก ชั้นบางๆ ที่มีดัชนีหักเหสูงn1สลับกับชั้นที่หนากว่าซึ่งมีดัชนีหักเหต่ำกว่าn2 ความ ยาวของเส้นทางlAและlB แตกต่างกันเพียงหนึ่งความยาวคลื่นพอดี ซึ่งนำไป สู่การแทรกสอดแบบเสริมกัน

สารเคลือบสะท้อนแสงสูง (HR) ทำงานในทางตรงกันข้ามกับสารเคลือบป้องกันการสะท้อนแสง หลักการโดยทั่วไปมักอิงตามระบบชั้นแบบเป็นคาบที่ประกอบด้วยวัสดุสองชนิด ชนิดหนึ่งมีดัชนีหักเหสูง เช่นซิงค์ซัลไฟด์ ( n = 2.32) หรือไทเทเนียมไดออกไซด์ ( n = 2.4) และอีกชนิดหนึ่งมีดัชนีหักเหต่ำ เช่นแมกนีเซียมฟลูออไรด์ ( n = 1.38) หรือซิลิคอนไดออกไซด์ ( n = 1.49) ระบบแบบเป็นคาบนี้ช่วยเพิ่มการสะท้อนแสงของพื้นผิวอย่างมีนัยสำคัญในช่วงความยาวคลื่นที่เรียกว่าband-stopซึ่งความกว้างของ band-stop นั้นกำหนดโดยอัตราส่วนของดัชนีหักเหของวัสดุทั้งสองเท่านั้น (สำหรับระบบ quarter-wave) ในขณะที่การสะท้อนแสงสูงสุดจะเพิ่มขึ้นเกือบถึง 100% เมื่อจำนวนชั้นในโครงสร้างเพิ่มขึ้น ความหนาของชั้นโดยทั่วไปจะเป็น quarter-wave (ซึ่งจะทำให้ได้แถบการสะท้อนแสงสูงที่กว้างที่สุดเมื่อเทียบกับระบบที่ไม่ใช่ quarter-wave ที่ประกอบด้วยวัสดุเดียวกัน) โดยออกแบบมาเพื่อให้ลำแสงสะท้อน เกิดการแทรกสอด แบบเสริมกันเพื่อเพิ่มการสะท้อนและลดการส่งผ่านให้น้อยที่สุด สารเคลือบที่ดีที่สุดซึ่งสร้างขึ้นจากวัสดุไดอิเล็กทริกไร้การสูญเสียที่เคลือบลงบนพื้นผิวเรียบสนิท สามารถสะท้อนแสงได้มากกว่า 99.999% (ในช่วงความยาวคลื่นที่ค่อนข้างแคบ) ส่วนสารเคลือบ HR ทั่วไปสามารถสะท้อนแสงได้ 99.9% ในช่วงความยาวคลื่นที่กว้าง (หลายสิบนาโนเมตรในช่วงสเปกตรัมที่มองเห็นได้)

สำหรับสารเคลือบ AR นั้น สารเคลือบ HR จะได้รับผลกระทบจากมุมตกกระทบของแสง เมื่อใช้ในมุมที่เบี่ยงเบนจากมุมตกกระทบปกติ ช่วงการสะท้อนแสงจะเลื่อนไปยังความยาวคลื่นที่สั้นลง และขึ้นอยู่กับการโพลาไรซ์ ผลกระทบนี้สามารถนำมาใช้ประโยชน์ในการผลิตสารเคลือบที่ทำให้ลำแสงเกิดการโพลาไรซ์ได้

ด้วยการควบคุมความหนาและองค์ประกอบของชั้นต่างๆ ในโครงสร้างสะท้อนแสงอย่างแม่นยำ คุณสมบัติการสะท้อนแสงสามารถปรับให้เหมาะสมกับการใช้งานเฉพาะด้านได้ และอาจรวมทั้งช่วงความยาวคลื่นที่มีการสะท้อนแสงสูงและช่วงความยาวคลื่นที่ลดการสะท้อนแสงได้ สารเคลือบสามารถออกแบบให้เป็นตัวกรองแบบผ่านยาวหรือผ่านสั้น ตัวกรองแบบผ่านย่านความถี่ หรือตัวกรองแบบรอยบาก หรือกระจกที่มีค่าการสะท้อนแสงเฉพาะ (มีประโยชน์ในเลเซอร์) ตัวอย่างเช่น ชุด ปริซึมไดโครอิกที่ใช้ในกล้อง บางรุ่น ต้องใช้สารเคลือบไดอิเล็กทริกสองชั้น ชั้นหนึ่งเป็นตัวกรองแบบผ่านยาวที่สะท้อนแสงที่ความยาวคลื่นต่ำกว่า 500 นาโนเมตร (เพื่อแยกส่วนประกอบสีน้ำเงินของแสง) และอีกชั้นเป็นตัวกรองแบบผ่านสั้นเพื่อสะท้อนแสงสีแดงที่ความยาวคลื่นสูงกว่า 600 นาโนเมตร แสงที่เหลือที่ส่งผ่านคือส่วนประกอบสีเขียว

สารเคลือบป้องกันรังสียูวีรุนแรง

ใน ส่วนของสเปกตรัม EUV (ความยาวคลื่นสั้นกว่าประมาณ 30 นาโนเมตร) วัสดุเกือบทั้งหมดดูดซับแสงอย่างรุนแรง ทำให้ยากต่อการโฟกัสหรือควบคุมแสงในช่วงความยาวคลื่นนี้ กล้องโทรทรรศน์เช่นTRACEหรือEITที่สร้างภาพด้วยแสง EUV ใช้กระจกหลายชั้นที่สร้างขึ้นจากชั้นสลับกันหลายร้อยชั้นของโลหะมวลสูง เช่นโมลิบเดนัมหรือทังสเตนและวัสดุคั่นกลางมวลต่ำ เช่นซิลิคอนที่เคลือบด้วยสุญญากาศลงบนพื้นผิว เช่นแก้วแต่ละคู่ของชั้นถูกออกแบบให้มีความหนาเท่ากับครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นของแสงที่จะสะท้อน การแทรกสอดแบบเสริมกันระหว่างแสงที่กระเจิงจากแต่ละชั้นทำให้กระจกสะท้อนแสง EUV ที่ความยาวคลื่นที่ต้องการ เช่นเดียวกับกระจกโลหะทั่วไปในแสงที่มองเห็นได้ การใช้เลนส์หลายชั้นทำให้สามารถสะท้อนแสง EUV ที่ตกกระทบได้มากถึง 70% (ที่ความยาวคลื่นเฉพาะที่เลือกไว้เมื่อสร้างกระจก)

สารเคลือบนำไฟฟ้าโปร่งใส

สารเคลือบ นำไฟฟ้าโปร่งใสถูกนำมาใช้ในงานที่สำคัญว่าสารเคลือบนั้นต้องนำไฟฟ้าหรือกระจายประจุไฟฟ้าสถิตสารเคลือบนำไฟฟ้าใช้เพื่อป้องกันช่องเปิดจากการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าในขณะที่สารเคลือบกระจายประจุใช้เพื่อป้องกันการสะสมของไฟฟ้าสถิตสารเคลือบนำไฟฟ้าโปร่งใสยังถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางเพื่อเป็นอิเล็กโทรดในสถานการณ์ที่ต้องการให้แสงผ่าน เช่น ใน เทคโนโลยี จอแสดงผลแบบแบนและใน การทดลอง ทางโฟโตอิเล็กโทรเคมี หลายอย่าง สารที่ใช้กันทั่วไปในสารเคลือบนำไฟฟ้าโปร่งใสคืออินเดียมทินออกไซด์ (ITO) อย่างไรก็ตาม ITO ไม่โปร่งใสทางแสงมากนัก ชั้นของสารเคลือบต้องบางเพื่อให้มีความโปร่งใสอย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ปลายสเปกตรัมสีน้ำเงิน การใช้ ITO สามารถทำให้ได้ ความต้านทานต่อพื้นที่ 20 ถึง 10,000 โอห์มต่อตารางเมตรสารเคลือบ ITO อาจรวมกับสารเคลือบป้องกันการสะท้อนแสงเพื่อปรับปรุงการส่งผ่านแสง ให้ดียิ่งขึ้น สารเคลือบนำไฟฟ้าโปร่งใส อื่นๆ (Transparent Conductive Oxides: TCOs) ได้แก่ AZO (Aluminium doped Zinc Oxide) ซึ่งมีการส่งผ่านรังสียูวีที่ดีกว่า ITO มาก สารเคลือบนำไฟฟ้าโปร่งใสชนิดพิเศษใช้กับฟิล์มอินฟราเรดสำหรับเลนส์ทางทหารในพื้นที่ปฏิบัติการทางอากาศ ซึ่งหน้าต่างโปร่งใสต่อรังสีอินฟราเรดจำเป็นต้องมี คุณสมบัติในการ พรางตัวจากเรดาร์ ( เทคโนโลยีพรางตัว ) สารเหล่านี้เรียกว่า RAITs (Radar Attenuating / Infrared Transmitting) และรวมถึงวัสดุต่างๆ เช่น DLC ( Diamond-like carbon ) ที่เจือด้วยโบรอน

สารเคลือบแก้ไขเฟส

เส้นทางลำแสงที่ขอบหลังคา (ภาคตัดขวาง); ชั้นเคลือบ P อยู่บนพื้นผิวหลังคาทั้งสองด้าน

การสะท้อนภายในหลายครั้งในปริซึมหลังคาทำให้เกิด ความล่าช้าของเฟส ที่ขึ้นอยู่กับโพลาไรเซชันของแสงที่ส่งผ่าน ในลักษณะคล้ายกับรูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูนของเฟรสเนลจำเป็นต้องระงับสิ่งนี้โดยการเคลือบแก้ไขเฟส หลายชั้น ที่ใช้กับพื้นผิวหลังคาด้านใดด้านหนึ่งเพื่อหลีกเลี่ยง ผลกระทบ จากการรบกวน ที่ไม่พึงประสงค์ และการสูญเสียความคมชัดในภาพ การเคลือบปริซึมแก้ไขเฟสแบบไดอิเล็กทริกนั้นทำในห้องสุญญากาศโดยอาจมีการเคลือบไอระเหยซ้อนทับกันถึง 30 ชั้น ทำให้เป็นกระบวนการผลิตที่ซับซ้อน

ในปริซึมหลังคาที่ไม่มีการเคลือบแก้ไขเฟส แสงโพลาไรซ์แบบ s และแบบ p แต่ละชนิดจะได้รับเฟสทางเรขาคณิต ที่แตกต่างกัน เมื่อผ่านปริซึมด้านบน เมื่อส่วนประกอบโพลาไรซ์ทั้งสองรวมกันการรบกวนระหว่างแสงโพลาไรซ์แบบ s และแบบ p จะส่งผลให้การกระจายความเข้มในแนวตั้งฉากกับขอบหลังคาแตกต่างจากการกระจายความเข้มตามแนวขอบหลังคา ผลกระทบนี้จะลดความคมชัดและความละเอียดในภาพในแนวตั้งฉากกับขอบหลังคา ทำให้ได้ภาพที่ด้อยกว่าเมื่อเทียบกับภาพจาก ระบบปริซึม พอร์โรผลกระทบการเลี้ยวเบนที่ขอบหลังคานี้อาจมองเห็นได้เป็นยอดแหลมการเลี้ยวเบนในแนวตั้งฉากกับขอบหลังคาที่เกิดจากจุดสว่างในภาพ ในทัศนศาสตร์ทางเทคนิคเฟส ดัง กล่าวเรียกว่าเฟส Pancharatnam [ 4 ]และในฟิสิกส์ควอนตัม ปรากฏการณ์ที่เทียบเท่ากันเรียกว่าเฟสBerry [ 5 ]

ปรากฏการณ์นี้สามารถสังเกตได้จากการยืดออกของจานแอรี่ในทิศทางตั้งฉากกับยอดหลังคา เนื่องจากเป็นการเลี้ยวเบนจากความไม่ต่อเนื่องที่ยอดหลังคา

ผลกระทบจากการรบกวนที่ไม่พึงประสงค์จะถูกระงับโดยการเคลือบด้วยไอระเหยของสารเคลือบไดอิเล็กทริกพิเศษที่เรียกว่าสารเคลือบชดเชยเฟสบนพื้นผิวหลังคาของปริซึมหลังคาสารเคลือบแก้ไขเฟสหรือสารเคลือบ Pบนพื้นผิวหลังคานี้ได้รับการพัฒนาในปี 1988 โดย Adolf Weyrauch ที่Carl Zeiss [ 6 ] ผู้ผลิตรายอื่น ๆ ก็ได้ดำเนินการตามมาในไม่ช้า และตั้งแต่นั้นมา สารเคลือบแก้ไขเฟสก็ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายใน กล้องส่องทางไกลปริซึมหลังคาระดับกลางและระดับสูงสารเคลือบนี้จะแก้ไขความแตกต่างของเฟสทางเรขาคณิตระหว่างแสงโพลาไรซ์แบบ s และ p เพื่อให้ทั้งสองมีค่าการเลื่อนเฟสที่เหมือนกันอย่างมีประสิทธิภาพ ป้องกันการรบกวนที่ทำให้ภาพเสื่อมคุณภาพ[ 7 ]

จากมุมมองทางเทคนิค ชั้นเคลือบแก้ไขเฟสไม่ได้แก้ไขการเลื่อนเฟสที่แท้จริง แต่เป็นการแก้ไขโพลาไรเซชันบางส่วนของแสงที่เกิดจากการสะท้อนทั้งหมด การแก้ไขดังกล่าวสามารถทำได้เฉพาะกับความยาวคลื่นที่เลือกและมุมตกกระทบที่เฉพาะเจาะจงเท่านั้นอย่างไรก็ตามเป็นไปได้ที่จะแก้ไขปริซึมหลังคาสำหรับแสงหลายสีโดยประมาณโดยการซ้อนทับหลายชั้น[ 8 ]ด้วยวิธีนี้ ตั้งแต่ทศวรรษ 1990 กล้องส่องทางไกลปริซึมหลังคาก็ได้ค่าความละเอียดที่ก่อนหน้านี้ทำได้เฉพาะกับปริซึมพอร์โรเท่านั้น[ 9 ]สามารถตรวจสอบการมีอยู่ของชั้นเคลือบแก้ไขเฟสได้ในกล้องส่องทางไกลที่ยังไม่ได้เปิดโดยใช้ตัวกรองโพลาไรเซชันสองตัว[ 6 ]

สารเคลือบแสงแบบเรโซแนนซ์ฟาโน

สารเคลือบแสงแบบ Fano-resonant (FROCs) เป็นตัวแทนของสารเคลือบแสงประเภทใหม่[ 10 ] FROCs แสดงปรากฏการณ์โฟตอนิกFano resonanceโดยการเชื่อมต่อนาโนแควิทีแบบบรอดแบนด์ ซึ่งทำหน้าที่เป็นคอนตินิวอัม กับนาโนแควิทีแบบ Fabry–Perot แบบแคบแบนด์ ซึ่งเป็นตัวแทนของสถานะดิสครีตการรบกวนระหว่างเรโซแนนซ์ทั้งสองนี้ปรากฏออกมาเป็นรูปร่างเส้น Fano-resonance ที่ไม่สมมาตร FROCs ถือเป็นสารเคลือบแสงประเภทแยกต่างหาก เนื่องจากมีคุณสมบัติทางแสงที่ไม่สามารถสร้างขึ้นใหม่ได้โดยใช้สารเคลือบแสงประเภทอื่น โดยหลักแล้ว FROCs แบบกึ่งโปร่งใสทำหน้าที่เป็นตัวกรองแยกแสงที่สะท้อนและส่งผ่านสีเดียวกัน ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่ไม่สามารถทำได้ด้วยตัวกรองการส่งผ่าน กระจกไดอิเล็กทริกหรือโลหะกึ่งโปร่งใส

FROC มี คุณสมบัติ การสร้างสีเชิงโครงสร้าง ที่โดดเด่น เนื่องจากสามารถสร้างสีได้หลากหลายเฉดสีด้วยความสว่างและความบริสุทธิ์สูง[ 11 ]ยิ่งไปกว่านั้น การขึ้นอยู่ของสีกับมุมของแสงตกกระทบสามารถควบคุมได้ผ่านวัสดุโพรงไดอิเล็กทริก ทำให้ FROC สามารถปรับใช้ได้กับงานที่ต้องการการสร้างสีที่ไม่ขึ้นกับมุมหรือขึ้นกับมุม ซึ่งรวมถึงวัตถุประสงค์ในการตกแต่งและมาตรการป้องกันการปลอมแปลง

FROC ถูกใช้เป็นทั้งตัวแยกสเปกตรัมแบบโมโนลิธิกและตัวดูดซับแสงอาทิตย์แบบเลือก ซึ่งทำให้เหมาะสำหรับการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์และความร้อนแบบไฮบริด[ 10 ]สามารถออกแบบให้สะท้อนช่วงความยาวคลื่นเฉพาะที่สอดคล้องกับช่องว่างแถบพลังงานของเซลล์แสงอาทิตย์ ในขณะที่ดูดซับสเปกตรัมแสงอาทิตย์ที่เหลือ ซึ่งช่วยให้ประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์สูงขึ้นที่ความเข้มข้นของแสงที่สูงขึ้นโดยการลดอุณหภูมิของเซลล์แสงอาทิตย์ อุณหภูมิที่ลดลงยังช่วยเพิ่มอายุการใช้งานของเซลล์อีกด้วย นอกจากนี้ การแผ่รังสีอินฟราเรดต่ำยังช่วยลดการสูญเสียความร้อน ทำให้ประสิทธิภาพเชิงแสงและความร้อนโดยรวมของระบบเพิ่มขึ้น[ 10 ]

แหล่งที่มา

  • เฮชต์, ยูจีน. บทที่ 9, ทัศนศาสตร์ , ฉบับพิมพ์ครั้งที่ 2 (1990), แอดดิสัน เวสลีย์. ISBN 0-201-11609-X.
  • I. Moreno และคณะ, "ตัวกรองเชิงพื้นที่ฟิล์มบาง", Optics Letters , 30, 914–916 (2005), doi : 10.1364/ OL.30.000914
  • C. Clark และคณะ "การเคลือบ Mach 3 IR สองสีสำหรับระบบ TAMD" Proc. SPIE เล่มที่ 4375 หน้า 307–314 (2001) doi : 10.1117 /12.439189

ดูเพิ่มเติม

ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Optical_coating&oldid=1327115291 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ การเคลือบทางแสง

สาร เคลือบทางแสง คือ ชั้น วัสดุบางๆ หนึ่งชั้นหรือมากกว่านั้นที่เคลือบลงบนชิ้นส่วนทางแสง เช่น เลนส์ ปริซึมหรือ กระจก ซึ่งจะเปลี่ยนแปลงวิธีการที่ชิ้นส่วนทางแสง สะท้อน และ ส่งผ่าน...

ประเภทของสารเคลือบ

การเคลือบผิวทางแสงที่ง่ายที่สุดคือชั้น โลหะ บางๆ เช่น อะลูมิเนียม ซึ่งถูกเคลือบลงบนพื้นผิวแก้วเพื่อทำเป็นพื้นผิวกระจก กระบวนการนี้เรียกว่าการเคลือบ เงิน โลหะที่ใช้จะเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติการสะท้อนแสงของกระจก...

สารเคลือบป้องกันการสะท้อนแสง

สารเคลือบป้องกันการสะท้อนแสงใช้เพื่อลดการสะท้อนแสงจากพื้นผิว เมื่อใดก็ตามที่ ลำแสง เคลื่อนที่จาก ตัวกลาง หนึ่ง ไปยังอีกตัวกลางหนึ่ง (เช่น เมื่อแสงเข้าสู่แผ่น กระจก หลังจากเดินทางผ่าน อากาศ ) แสงบางส่วนจะสะท้อนจากพื้นผิว (ที่เรียกว่าส่วน ต่อประสาน )...

สารเคลือบสะท้อนแสงสูง

สารเคลือบสะท้อนแสงสูง (HR) ทำงานในทางตรงกันข้ามกับสารเคลือบป้องกันการสะท้อนแสง หลักการโดยทั่วไปมักอิงตามระบบชั้นแบบเป็นคาบที่ประกอบด้วยวัสดุสองชนิด ชนิดหนึ่งมีดัชนีหักเหสูง เช่น ซิงค์ซัลไฟด์ ( n = 2.32) หรือ ไทเทเนียมไดออกไซด์ ( n = 2.