빔분할 코팅(종종 단순히 빔분할기 코팅이라고 함)은 광학 유리 또는 용융 실리카와 같은 투명 기판에 적용되는 특수 박막 광학 간섭 코팅입니다. 주요 기능은 단일 입사광 빔을 두 개 이상의 개별 빔으로 분할하는 것입니다. 이는 입사광의 특정 비율을 반사하고 나머지를 투과함으로써 달성됩니다.
작동 방식
이러한 코팅은 서로 다른 굴절률(고굴절률 및 저굴절률)을 가진 유전체 재료의 미세한 층을 번갈아 증착하여 제조됩니다. 이러한 층의 두께와 순서를 엄격하게 제어함으로써 광학 엔지니어는 박막 간섭 원리를 사용하여 코팅이 빛과 상호 작용하는 방식을 정확하게 결정합니다.
특정 층 설계에 따라 빔분할 코팅은 여러 가지 다른 속성을 기반으로 빛을 분할할 수 있습니다.
- 강도: 전체 광학 전력의 정확한 비율을 분할(예: 50/50, 70/30 또는 90/10 분할), 파장 또는 편광과는 비교적 독립적으로 작동합니다.
- 파장(다이크로익): 특정 파장 또는 색상 대역을 반사하고 다른 파장은 통과시킵니다.
- 편광: 하나의 편광 상태(예: s-편광)를 반사하고 직교 상태(예: p-편광)를 투과합니다.
실제 예: 마이켈슨 간섭계
강도 기반 빔분할 코팅의 고전적인 실제 응용 사례는 마이켈슨 간섭계의 핵심에서 찾을 수 있습니다. 이 기기는 거리, 표면 지형 및 굴절률을 매우 정밀하게 측정하기 위해 물리학 및 공학에서 사용됩니다.
설정 레이저와 같은 코히어런트 광원은 단일 광 빔을 50/50 빔분할 코팅이 특징인 유리 광학 평면에 보냅니다. 코팅된 광학 장치는 일반적으로 입사 레이저 빔에 대해 45도 각도로 배치됩니다.
기능
- 분할: 입사 레이저 빔이 코팅에 부딪히면 빛의 정확히 50%가 광학 장치를 통해 움직이는 거울(거울 A)로 바로 투과됩니다. 나머지 50%는 고정된 거울(거울 B)로 90도 각도로 반사됩니다.
- 복귀: 두 거울은 각각 분리된 빔을 빔분할기로 직접 반사합니다.
- 재결합: 두 개의 복귀 빔이 빔분할 코팅에서 다시 만나면 재결합됩니다. 거울 A에서 오는 빛의 일부는 반사되고 거울 B에서 오는 일부는 투과되어 새로 합쳐진 빔을 광검출기 또는 시야 스크린으로 보냅니다.
결과
원래 광원이 분할되어 완벽하게 재결합되었기 때문에 검출기는 중첩되는 파동에 의해 생성된 간섭 패턴(간섭무늬)을 포착합니다. 움직이는 거울 A가 빛의 파장(나노미터에 불과)의 일부만큼 이동하더라도 간섭 패턴은 눈에 띄게 이동합니다. 빔분할 코팅은 이러한 빔 분할, 재결합 및 후속 초정밀 측정을 가능하게 하는 절대적인 기초 구성 요소입니다.