Подробный анализ видов и функций оптических покрытий: повышение характеристик оптических элементов 

В современной цепочке производства оптоэлектронной продукции нанесение оптических покрытий является незаменимым ключевым этапом, позволяющим повысить характеристики оптических элементов. Кажущаяся на первый взгляд обычной стеклянная линза после нанесения различных видов оптических покрытий может обладать такими оптическими свойствами, как повышенная пропускаемость, высокая отражательная способность, спектральное разделение, светофильтрация и поляризация, что позволяет удовлетворить требования различных высокотехнологичных оптоэлектронных систем, таких как лазерные системы, системы визуализации, инфракрасные датчики и системы оптической связи. В данной статье мы систематизируем виды распространенных оптических покрытий и их основные функции, чтобы познакомить вас с техническими секретами этого «усилителя характеристик оптических элементов».

I. Что такое оптическое покрытие
Оптическое покрытие — это процесс нанесения на поверхность оптических элементов одного или нескольких слоев тонкоплёночного материала определённой толщины с помощью таких технологий, как физическое осаждение из газовой фазы (PVD) и химическое осаждение из газовой фазы (CVD), с целью изменения характеристик распространения света (отражения, пропускания, поляризации и т. д.) на поверхности элемента с использованием принципа интерференции света. Материалы для нанесения покрытий обычно включают оксиды (такие как диоксид кремния, диоксид титана, пятиоксид тантала, триоксид алюминия), фториды (такие как фторид магния, фторид иербия), металлы и полупроводниковые материалы. Путем точного контроля материала пленки, её толщины и порядка наслоения можно реализовать различные оптические функции.

II. Распространённые виды оптических покрытий и их функции
1. Антибликовое покрытие (AR-покрытие) — позволяет «проходить» большему количеству света
Антибликовое покрытие является наиболее широко применяемым оптическим покрытием; его основная функция заключается в снижении потерь на отражение на поверхности оптических элементов и повышении коэффициента пропускания света. Односторонняя отражательная способность поверхности обычного незаполированного стекла составляет около 4%; совокупные потери на отражение в оптической системе с несколькими линзами могут достигать более 20%, что не только снижает яркость изображения, но и приводит к появлению паразитного света и ореолов. Нанесение однослойного или многослойного антибликового покрытия позволяет снизить односторонний коэффициент отражения до уровня ниже 0,5 %, а некоторые высокоточные антибликовые покрытия обеспечивают сверхнизкий коэффициент отражения — менее 0,1 %. Антибликовое покрытие широко применяется в объективах фотоаппаратов, микроскопах, телескопах, линзах для очков, лазерных окнах, дисплеях и других областях; оно является базовым покрытием, обеспечивающим повышение качества изображения и эффективности использования энергии в оптических системах.
2. Высокоотражающие покрытия (HR-покрытия) — заставляют свет «отскакивать»
Действие высокоотражающих покрытий противоположно действию антибликовых покрытий: они призваны максимально повысить коэффициент отражения оптической поверхности в определённом диапазоне длин волн. Высокоотражающие покрытия делятся на две основные категории: металлические и диэлектрические. Металлические высокоотражающие покрытия (например, алюминиевые, серебряные, золотые) просты в изготовлении и имеют широкий диапазон отражения, поэтому часто используются в обычных зеркалах; диэлектрические высокоотражающие покрытия состоят из чередующихся слоёв материалов с высоким и низким показателем преломления, позволяют достичь сверхвысокого коэффициента отражения (более 99%) и обладают высоким порогом лазерного повреждения, благодаря чему подходят для высокопроизводительных лазерных резонаторов, лазерных зеркал, прецизионных оптических приборов и т. д. В зависимости от рабочего диапазона высокоотражающие пленки подразделяются на пленки для видимого света, ближнего и среднего инфракрасного диапазонов и т. д. Они являются ключевыми оптическими элементами таких устройств, как лазерные системы, интерферометры и спектрометры.

3. Фильтрующие пленки — пропускают только «необходимый свет»
Благодаря точному проектированию слоев фильтрующие пленки обеспечивают избирательное пропускание или блокирование света определённой длины волны и являются основным средством регулирования спектра в оптических системах. К распространённым типам фильтрующих пленок относятся: полосовые фильтры (пропускают свет только в определённом диапазоне длин волн), длинноволновые фильтры (пропускают длинные волны, блокируют короткие), коротковолновые фильтры (пропускают короткие волны, блокируют длинные) и узкополосные фильтры (пропускают свет в чрезвычайно узком диапазоне длин волн, ширина на полувысоте может достигать нанометрового уровня). Фильтрующие пленки широко применяются в таких областях, как биомедицинская флуоресцентная детекция, спектральный анализ, волновое мультиплексирование в оптической связи, инфракрасное ночное видение в системах безопасности, машинное зрение и астрономические наблюдения; они являются ключевой технологией для обеспечения высокоточного спектрального распознавания и извлечения сигналов.
4. Проводящие пленки (ITO-пленки) — пропускают свет и проводят электричество
Проводящие пленки — это особый вид оптических пленок, сочетающих высокую светопроницаемость и электропроводность; наиболее типичным примером является пленка из оксида индия и олова (ITO). Коэффициент пропускания ITO-пленки в диапазоне видимого света может достигать 85 % и более, при этом она обладает хорошими электропроводящими свойствами, а удельное сопротивление может составлять всего несколько ом на квадрат. Проводящие пленки широко применяются в сенсорных экранах, жидкокристаллических дисплеях, OLED-панелях, окнах с электронагревом и противотуманным покрытием, а также в окнах с электромагнитным экранированием. В оптике проводящие пленки также используются для изготовления перестраиваемых оптических элементов, электрохромных устройств и т. д., являясь важным базовым материалом для интеграции оптоэлектроники и интеллектуальных оптических систем.
5. Инфракрасная антибликовая пленка — «открывает путь» для инфракрасной оптики
Инфракрасная пропускающая пленка — это специально разработанное для инфракрасного диапазона (1–14 мкм) покрытие, которое в основном наносится на поверхности таких инфракрасных оптических материалов, как сульфид цинка, селенид цинка, германий и кремний. Из-за высокого показателя преломления инфракрасных материалов без покрытия потери на отражение на поверхности значительны (например, односторонний коэффициент отражения германия достигает 36 %), что серьезно снижает эффективность передачи энергии в инфракрасных системах. Нанесение инфракрасного антиотражающего покрытия позволяет повысить коэффициент пропускания инфракрасных элементов до 95 % и выше, что делает его незаменимым технологическим процессом для таких устройств, как инфракрасные тепловизоры, инфракрасные термометры, системы инфракрасного наведения и инфракрасные спектрометры. Инфракрасные антиотражающие покрытия в зависимости от диапазона излучения подразделяются на покрытия для коротковолнового, средневолнового и длинноволнового инфракрасного излучения; некоторые высокоэффективные продукты позволяют одновременно повысить пропускание в нескольких диапазонах.

IV. Описание возможностей предприятия
Наша компания на протяжении многих лет специализируется в области прецизионной обработки и нанесения покрытий на оптические элементы и обладает производственными мощностями, охватывающими весь производственный цикл — от холодной обработки подложек до нанесения покрытий. Компания располагает несколькими высокоточными установками для вакуумного нанесения покрытий и может выполнять заказы на нанесение различных оптических покрытий, включая антибликовые, высокоотражающие, спектральные, фильтрующие, поляризационные, защитные, проводящие и инфракрасные антибликовые покрытия, охватывающие диапазоны видимого, ближнего и среднего инфракрасного излучения. В качестве подложек для нанесения покрытий мы используем различные материалы, включая оптическое стекло K9, кварцевое стекло, сапфир, сульфид цинка и оптический кремний, и предлагаем индивидуальный дизайн и изготовление систем покрытий в соответствии с оптическими требованиями заказчика. Компания создала совершенную систему контроля качества нанесения покрытий, оснащенную таким контрольно-измерительным оборудованием, как спектрометры, эллиптоскопы и приборы для определения порога лазерного повреждения, что гарантирует соответствие оптических характеристик и экологической надежности каждого элемента с нанесенным покрытием установленным стандартам. Мы предлагаем клиентам из таких областей, как лазерная техника, изобразительная техника, инфракрасная детекция и оптическая связь, комплексные решения по нанесению покрытий на оптические элементы.
В будущем компания будет продолжать увеличивать инвестиции в исследования и разработки в области технологий нанесения покрытий, постоянно повышать возможности проектирования систем покрытий и уровень технологического мастерства, поставляя высококачественные оптические покрытия для удовлетворения потребностей рынка высокотехнологичного оптоэлектронного оборудования и способствуя высококачественному развитию оптоэлектронной отрасли в Китае.