高反射（HR）コーティングは、光の反射を最大化するために、基板（ガラス、溶融石英、結晶など）の表面に施す特殊な光学コーティングです。このコーティングは、特定の波長、指定された波長帯域、または広い光スペクトルを反射し、透過損失と吸収損失を最小限に抑えるように設計されています。
動作原理
HRコーティングは、主に薄膜干渉の原理によって機能します。屈折率の高い材料と低い材料の微細な層を交互に多数成膜することで、入射光波の位相を制御します。
光がこれらの層に入射すると、各界面で反射します。各層の厚さは通常、対象波長の正確な4分の1になるように設計されます。nd = λ / 4。ここで、nは屈折率、dは物理的な厚さです）。この特定の厚さにより、各界面から反射した光波に強め合う干渉が生じ、それらが重なって極めて強度の高い反射光を形成します。
高反射コーティングの種類
- 金属コーティング： アルミニウム、銀、金などの金属で作られています。UVから赤外域までの広い波長域で反射しますが、反射率は通常、約95%から99%が上限です。一般に、高出力レーザーによる損傷を受けやすい傾向があります。
- 誘電体コーティング： 非金属材料（フッ化マグネシウム、二酸化チタン、二酸化ケイ素など）を交互に積層して作られます。特定の波長で極めて高い反射率（>99.9%）を実現でき、高いレーザー損傷しきい値を備えているため、精密光学系に適しています。
実例：レーザー共振器
HRコーティングの最も一般的かつ重要な用途の一つは、1064nm連続波Nd:YAGレーザーなどのレーザー共振器の構築です。
背景： レーザーが機能するには、光が「利得媒質」（Nd:YAG 結晶）の中を往復し、より多くの光子の放出を誘導して光を増幅する必要があります。
フィルター／コーティングの用途： 結晶の両側にミラーを配置することで、レーザー共振器が形成されます。「リアミラー」と呼ばれる一方のミラーには、1064nmに正確に調整された誘電体高反射コーティングが施されています。
機能: HRコーティングにより、リアミラーに入射する 1064nm の光は、効率 >99.9% でほぼすべて結晶内へ反射されます。もう一方のミラーは「出力カプラー」と呼ばれ、部分反射特性（例: 90%）を持つため、残りの 10% の光が使用可能なレーザービームとして外部へ出射します。
結果： HRコーティングは共振器後端での光子損失を防ぎ、光フィードバックを最大化します。これにより、壊滅的なエネルギー損失を生じることなく、レーザーを必要な動作出力まで立ち上げることができます。
*これは実例を示す科学的な模式図で、高反射（HR）コーティングが1064nm Nd:YAGレーザー共振器内でどのように施され、使用されるかを具体的に示しています。