entspiegelnd

Eine antireflexive Oberfläche verringert die Menge des Lichts, das von einem optischen Element zurückgeworfen wird, und ermöglicht es mehr Licht, zum Detektor oder zum Auge dahinter durchzudringen. Dies geschieht durch Dünnschichtinterferenz, bei der mehrere Schichten aus Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes auf Glas oder andere transparente Substrate aufgebracht werden. Wenn Licht auf diese Schichten trifft, interferieren die von verschiedenen Tiefen reflektierten Wellen destruktiv und heben sich über einen gewählten Wellenlängenbereich auf.

Die einfachste Antireflexbeschichtung ist eine einzelne Schicht von etwa einer Viertellänge der Wellenlänge, hergestellt aus einem Material mit Brechungsindex zwischen Luft (1,0) und Glas (typischerweise 1,5). Magnesiumfluorid ist üblich für sichtbares Licht; für Infrarotarbeiten werden Materialien wie Zinkseleñid oder Bariumfluorid verwendet. Unbeschichtetes Glas reflektiert etwa 4 Prozent des einfallenden Lichts an jeder Luft-Glas-Grenzfläche. Eine einfache Beschichtung reduziert dies auf etwa 1 bis 2 Prozent. Mehrschicht-Designs stapeln vier, fünf oder mehr abwechselnde Materialien, um Reflexionsverluste unter 0,5 Prozent über breitere Wellenlängenbereiche oder bei anspruchsvolleren Anwendungen zu erreichen.

Die Wellenlänge, bei der die Beschichtung am besten wirkt, bestimmt ihr Design. Eine für 550 Nanometer optimierte Beschichtung (grünes Licht, Zentrum des menschlichen Sehens) funktioniert bei 405 Nanometern (violett) oder 1000 Nanometern (nahes Infrarot) schlecht. Breitband-Beschichtungen, die über das sichtbare Licht (400 bis 700 Nanometer) akzeptabel funktionieren, opfern Performance bei jeder einzelnen Wellenlänge. Schmalband-Beschichtungen für Laser oder spezielle Instrumente können Reflexionen unter 0,1 Prozent erreichen, aber nur in einem schmalen Bereich von etwa 10 oder 20 Nanometern.

Wo Antireflexbeschichtungen wichtig sind

In Kameras, Ferngläsern und Mikroskopobijektiven sind Antireflexbeschichtungen unverzichtbar. Jede unbeschichtete Luft-Glas-Fläche verliert 4 Prozent des Lichts; ein Mikroskop mit zehn oder zwölf optischen Elementen kann ohne Beschichtungen 40 Prozent oder mehr verlieren, was das Bild trüb und kontrastarm macht. Laser und leistungsstarke optische Systeme benötigen Antireflexbeschichtungen, um Streureflexionen zu minimieren, die Komponenten beschädigen oder die Strahlqualität verschlechtern können. In der Halbleiterherstellung werden antireflexive Schichten während der Lithografie auf den Fotolack aufgebracht, um stehende Wellen im Lack zu vermeiden, die durch reflektiertes Licht entstehen würden und das gedruckte Muster verzerren würden.

Antireflexbeschichtungen sind anfällig für Abrieb, Kratzer und Umweltabbau. Salzsprühnebel, Feuchtigkeit und thermische Zyklen können über Jahre zu Beschichtungsfehlern führen. Die Grenzflächen zwischen Beschichtungsschichten können unter Belastung abblättern. Die Kosten steigen deutlich mit der Beschichtungskomplexität; eine einfache einfache Beschichtung kostet in der Herstellung wenig, aber präzise Breitband- oder Schmalband-Mehrschicht-Beschichtungen für hochwertige Optiken können 20 bis 50 Prozent zum Preis einer Linse oder eines Spiegels hinzufügen. Die Messung der Beschichtungsleistung erfordert Spektrophotometrie, da visuelle Inspektionen allein die Dicke oder Qualität nicht zuverlässig bestimmen können.