Antireflexbeschichtungen
Antireflexbeschichtungen sind dünne Schichten auf optischen Oberflächen, die gezielt Reflexion verringern und Transmission verbessern. Sie werden auch als AR-Beschichtung, Coating, Vergütung, Entspiegelung bezeichnet.
Bild: © Ingmar JahrLicht ändert beim Übergang von Luft in ein angrenzendes Medium (z.B.
Bild: © Ingmar Jahr
R = [(nG - nL) / (nG + nL)]²
mit nG Brechzahl Glas, nL Brechzahl Luft
Dünne dielektrische oder metallische Schichten auf den optischen Wirkflächen mindern die Reflexionsverluste. Die ideale Brechzahl dieser Antireflexschicht nAR liegt zwischen der von der umgebenden Luft nLund der des Linsenmaterials nG:
nAR = (nL * nG)
Da sich nicht für alle berechneten Schicht-Brechzahlen nAR geeignete Materialien finden, liegt in der Realität die Wirksamkeit der AR-Beschichtung meist leicht unter dem theoretisch möglichen Wert. Anstelle eines großen Brechzahlsprungs wird mit der Antireflexschicht eine schrittweise Änderung der Brechzahlen erreicht. Da Licht an der Schichtoberfläche und an der Glasoberfläche reflektiert wird, entsteht ein optischer Wegunterschied und damit ein Phasenunterschied zwischen beiden reflektierten Lichtwellen. Bei geeigneter Schichtdicke (1/4 der zu unterdrückenden Wellenlänge oder ungeradzahlige Vielfache) löscht destruktive Interferenz weitgehend beide reflektierte Lichtwellen aus. Vergütete optische Systeme sind damit lichtstärker und liefern kontrastreichere sowie farbtreuere Bilder. Ein weiterer Parameter für wirksame Beschichtungen ist der Einfallswinkel des Lichtes. Einfachste und günstigste Form ist eine Einfachbeschichtung. Damit lassen sich für eine Wellenlänge bzw. schmalen Wellenlängenbereich die Reflexionsverluste auf <0,5% je Linsenfläche verringern. Typische Beschichtungsmaterialien sind Magnesiumfluorid, Zinksulfit, Siliziumdioxid. Deren Wirkung ist begrenzt bei breitbandigen Wellenlängengemischen (z.B. sichtbarem Licht) sowie Licht aus verschiedenen Richtungen. Mehrfachbeschichtungen, Schichtsysteme oder Multi Coating werden aufgetragen, wenn Licht aus verschiedenen Richtungen oder für einen breiten Wellenlängenbereich Reflexionen unterdrückt werden sollen. Bis zu mehr als 50 Schichten können zum Einsatz kommen und damit die Reflexionsverluste auf <0,05% je Linsenfläche reduzieren. Die Schichtdicken werden hierbei durch Simulationsprogramme ermittelt.
Antireflexbeschichtungen sind dünne Schichten auf optischen Oberflächen, die gezielt Reflexion verringern und Transmission verbessern. Sie werden auch als AR-Beschichtung, Coating, Vergütung, Entspiegelung bezeichnet.
Bild: © Ingmar JahrLicht ändert beim Übergang von Luft in ein angrenzendes Medium (z.B.Bild: © Ingmar Jahr
R = [(nG - nL) / (nG + nL)]²
mit nG Brechzahl Glas, nL Brechzahl Luft
Dünne dielektrische oder metallische Schichten auf den optischen Wirkflächen mindern die Reflexionsverluste. Die ideale Brechzahl dieser Antireflexschicht nAR liegt zwischen der von der umgebenden Luft nLund der des Linsenmaterials nG:
nAR = (nL * nG)
Da sich nicht für alle berechneten Schicht-Brechzahlen nAR geeignete Materialien finden, liegt in der Realität die Wirksamkeit der AR-Beschichtung meist leicht unter dem theoretisch möglichen Wert. Anstelle eines großen Brechzahlsprungs wird mit der Antireflexschicht eine schrittweise Änderung der Brechzahlen erreicht. Da Licht an der Schichtoberfläche und an der Glasoberfläche reflektiert wird, entsteht ein optischer Wegunterschied und damit ein Phasenunterschied zwischen beiden reflektierten Lichtwellen. Bei geeigneter Schichtdicke (1/4 der zu unterdrückenden Wellenlänge oder ungeradzahlige Vielfache) löscht destruktive Interferenz weitgehend beide reflektierte Lichtwellen aus. Vergütete optische Systeme sind damit lichtstärker und liefern kontrastreichere sowie farbtreuere Bilder. Ein weiterer Parameter für wirksame Beschichtungen ist der Einfallswinkel des Lichtes. Einfachste und günstigste Form ist eine Einfachbeschichtung. Damit lassen sich für eine Wellenlänge bzw. schmalen Wellenlängenbereich die Reflexionsverluste auf <0,5% je Linsenfläche verringern. Typische Beschichtungsmaterialien sind Magnesiumfluorid, Zinksulfit, Siliziumdioxid. Deren Wirkung ist begrenzt bei breitbandigen Wellenlängengemischen (z.B. sichtbarem Licht) sowie Licht aus verschiedenen Richtungen. Mehrfachbeschichtungen, Schichtsysteme oder Multi Coating werden aufgetragen, wenn Licht aus verschiedenen Richtungen oder für einen breiten Wellenlängenbereich Reflexionen unterdrückt werden sollen. Bis zu mehr als 50 Schichten können zum Einsatz kommen und damit die Reflexionsverluste auf <0,05% je Linsenfläche reduzieren. Die Schichtdicken werden hierbei durch Simulationsprogramme ermittelt.
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Dieser Artikel erschien in inVISION 3 2017 - 06.06.17.Für weitere Artikel besuchen Sie www.invision-news.de
