Die physikalische Dicke einer dielektrischen Beschichtung hängt stark von ihrer spezifischen optischen Funktion, den zu beeinflussenden Wellenlängen und der Anzahl der erforderlichen Einzelschichten im Schichtstapel ab. Im Allgemeinen liegt die Gesamtdicke jedoch eindeutig im mikroskopischen Bereich.
Gesamtschichtdicke
Bei den meisten optischen Standardkomponenten beträgt die Gesamtdicke der aufgebrachten dielektrischen Beschichtung typischerweise zwischen 0.1 Mikrometern und 50 Mikrometern.
- Antireflexbeschichtungen (AR): Diese sind üblicherweise recht dünn und bestehen häufig nur aus wenigen Schichten, um Oberflächenreflexionen zu reduzieren. Ihre Gesamtdicke beträgt typischerweise etwa 0.1 to 0.5 Mikrometer.
- Hochreflektierende Spiegel: Diese erfordern eine größere Anzahl alternierender Schichten, um die maximale Reflektivität zu erreichen. Ihre Dicke liegt typischerweise im Bereich von 1 to 5 Mikrometern.
- Komplexe Bandpassfilter: Um eine präzise Wellenlängenselektion, schmale Transmissionsbänder und steile Flanken zu erzielen, benötigen diese Filter hochkomplexe Schichtsysteme mit mehreren Dutzend bis über hundert alternierenden Schichten. Ihre physische Gesamtdicke liegt häufig zwischen 5 Mikrometern und 30 Mikrometern und kann bei Anwendungen im langwelligen Infrarotbereich noch größer sein.
Dicke der einzelnen Schichten
Dielektrische Beschichtungen werden durch Stapeln extrem dünner Schichten aus Materialien mit abwechselnd hohem und niedrigem Brechungsindex aufgebaut, beispielsweise Tantalpentoxid und Siliziumdioxid. Die Dicke jeder dieser mikroskopisch dünnen Schichten wird streng durch die Zielwellenlänge des Lichts bestimmt.
- Optische Viertelwellendicke: Die meisten Einzelschichten werden mit einer optischen Dicke abgeschieden, die genau einem Viertel der Zielwellenlänge des Designs entspricht (häufig als λ/4 geschrieben).
- Physikalische und optische Dicke: Da sich Licht im Beschichtungsmaterial langsamer ausbreitet als im Vakuum, entspricht die tatsächliche physikalische Dicke einer einzelnen Schicht einem Viertel der Wellenlänge, dividiert durch den Brechungsindex des Materials.
- Ein praktisches Beispiel: Wenn eine Schicht für die Wechselwirkung mit sichtbarem Licht bei 500 nm ausgelegt wird und das Material einen Brechungsindex von 2.0 aufweist, beträgt die physikalische Dicke dieser einzelnen abgeschiedenen Schicht exakt 62.5 nm.
Da die Dicke dieser einzelnen Schichten direkt von der Wellenlänge abhängt, ist ein Mehrschichtfilter für ultraviolettes (UV) Licht physisch wesentlich dünner als ein Filter mit derselben Anzahl von Schichten für Licht im mittleren Infrarotbereich (IR).
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