고반사 코팅

2026년 3월 4일|K WONG

고반사(HR) 코팅은 빛의 반사를 최대화하기 위해 기판(유리, 용융 실리카 또는 결정 등) 표면에 적용되는 특수 광학 코팅입니다. 이 코팅은 특정 파장, 지정된 파장 대역 또는 넓은 스펙트럼의 빛을 반사하도록 설계되어 투과 및 흡수 손실을 최소화합니다.

작동 방식

HR 코팅은 주로 박막 간섭 원리를 사용하여 작동합니다. 높은 굴절률과 낮은 굴절률을 번갈아 사용하는 재료의 미세한 다층을 증착함으로써 코팅은 들어오는 빛 파동의 위상을 조작합니다.

빛이 이 층들에 부딪히면 각 경계에서 반사됩니다. 각 층의 두께는 일반적으로 대상 파장의 정확히 1/4이 되도록 설계됩니다(nd = λ / 4, 여기서 n은 굴절률이고 d는 물리적 두께입니다). 이 특정 두께는 각 경계에서 반사된 빛 파동이 건설적 간섭을 일으켜 결합하여 매우 강렬한 반사 빔을 생성합니다.

고반사 코팅의 종류

금속 코팅: 알루미늄, 은, 금과 같은 금속으로 만들어집니다. 이 코팅은 넓은 스펙트럼 반사율(자외선에서 적외선까지)을 제공하지만 일반적으로 95%에서 99%의 반사율을 나타냅니다. 일반적으로 고출력 레이저 손상에 더 취약합니다.
유전체 코팅: 비금속 재료(예: 불화 마그네슘, 이산화 티타늄 또는 이산화 규소)의 교대 층으로 만들어집니다. 특정 파장에 대해 초고반사율(>99.9%)을 달성할 수 있으며 높은 레이저 손상 임계값을 가지고 있어 정밀 광학에 이상적입니다.

실용적인 예: 레이저 공진기 캐비티

HR 코팅의 가장 일반적이고 중요한 응용 분야 중 하나는 연속파 1064nm Nd:YAG 레이저와 같은 레이저 캐비티를 구성하는 것입니다.

맥락: 레이저가 작동하려면 빛이 "이득 매체"(Nd:YAG 결정)를 통해 앞뒤로 반사되어 더 많은 광자 방출을 자극하고 빛을 증폭해야 합니다.

필터/코팅 사용: 레이저 캐비티는 결정 양쪽에 두 개의 거울을 배치하여 형성됩니다. "후면 거울"이라고 하는 한 거울은 1064nm에 정확히 맞춰진 유전체 고반사 코팅으로 처리됩니다.

기능: HR 코팅은 후면 거울에 부딪히는 1064nm 빛이 거의 모두 99.9% 이상의 효율로 결정으로 다시 반사되도록 합니다. "출력 커플러"라고 불리는 다른 거울은 부분적으로만 반사되어(예: 90%), 나머지 10%의 빛이 사용 가능한 레이저 빔으로 탈출하도록 합니다.

결과: HR 코팅은 캐비티 후면에서의 광자 손실을 방지하여 광학 피드백을 최대화하고 레이저가 치명적인 에너지 낭비 없이 필요한 작동 전력까지 도달하도록 합니다.