誘電体コーティングの物理的な厚さは、具体的な光学機能、制御対象の波長、および積層構造に必要な個々の層数に大きく左右されます。ただし、一般に総膜厚は明確に微視的な範囲に収まります。
総コーティング厚
ほとんどの標準光学部品では、成膜された誘電体コーティングの総膜厚は通常0.1マイクロメートルから50マイクロメートルです。
- 反射防止(AR)コーティング: 通常は非常に薄く、多くの場合、表面反射を低減するための数層のみで構成されています。総膜厚は通常約0.1 to 0.5マイクロメートルです。
- 高反射ミラー: 最大反射率を得るには、より多くの交互積層膜が必要で、膜厚は通常1 to 5マイクロメートルの範囲です。
- 複雑なバンドパスフィルター: 高精度な波長分離、狭い透過帯域、急峻なカットオフを実現するため、これらのフィルターには数十層から100層を超える交互積層膜で構成された非常に複雑な膜構造が必要です。その物理的な総厚は通常、5マイクロメートルから30マイクロメートルの範囲で、長波長赤外用途ではさらに厚くなる場合があります。
各層の厚さ
誘電体コーティングは、屈折率の高い材料と低い材料(五酸化タンタルや二酸化ケイ素など)の極薄層を交互に積層して形成されます。これらの微細な各層の厚さは、対象とする光の波長によって厳密に決まります。
- 4分の1波長光学膜厚: ほとんどの各層は、目標設計波長のちょうど4分の1に相当する光学膜厚で成膜されます(通常はλ/4と表記)。
- 物理膜厚と光学膜厚: 光は真空中よりもコーティング材料中を遅く伝搬するため、単層の実際の物理膜厚は、4分の1波長を材料の屈折率で割った値になります。
- 実例:ある層を500 nmの可視光と相互作用するように設計し、その材料の屈折率が2.0である場合、その単一蒸着層の物理的厚さは正確に62.5 nmとなります。
これらの各層の厚さは波長に直接対応するため、紫外(UV)光用に設計された多層フィルターは、同じ層数で中赤外(IR)光用に設計されたフィルターよりも物理的に大幅に薄くなります。
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