antirreflectante

Una superficie antirreflectante reduce la cantidad de luz reflejada por un elemento óptico, permitiendo que pase más luz al detector o al ojo. Esto ocurre a través de la interferencia de película delgada, donde múltiples capas de material con diferentes índices de refracción se depositan sobre vidrio u otros sustratos transparentes. Cuando la luz incide en estas capas, las ondas reflejadas desde diferentes profundidades interfieren destructivamente, cancelándose entre sí en un rango de longitud de onda elegido.

El recubrimiento antirreflectante más simple es una sola capa de aproximadamente un cuarto de longitud de onda de espesor, hecha de un material con un índice de refracción entre el aire (1.0) y el vidrio (típicamente 1.5). El fluoruro de magnesio es común para la luz visible; para trabajos infrarrojos, se utilizan materiales como el seleniuro de zinc o el fluoruro de bario. El vidrio sin recubrimiento refleja aproximadamente el 4 por ciento de la luz incidente en cada interfaz aire-vidrio. Un recubrimiento de una sola capa reduce esto a aproximadamente 1 a 2 por ciento. Los diseños multicapa apilan cuatro, cinco o más materiales alternos para lograr pérdidas por reflexión inferiores al 0.5 por ciento en bandas de longitud de onda más amplias o en aplicaciones más exigentes.

La longitud de onda en la que el recubrimiento funciona mejor determina su diseño. Un recubrimiento optimizado para 550 nanómetros (luz verde, centro de la visión humana) tendrá un rendimiento deficiente a 405 nanómetros (violeta) o 1000 nanómetros (infrarrojo cercano). Los recubrimientos de banda ancha que funcionan aceptablemente en la luz visible (400 a 700 nanómetros) sacrifican algo de rendimiento en cualquier longitud de onda única. Los recubrimientos de banda estrecha para láseres o instrumentos específicos pueden lograr una reflexión inferior al 0.1 por ciento, pero solo en una banda estrecha, quizás de 10 o 20 nanómetros de ancho.

Donde los recubrimientos antirreflectantes son importantes

En cámaras, binoculares y objetivos de microscopio, los recubrimientos antirreflectantes son esenciales. Cada superficie aire-vidrio sin recubrimiento pierde el 4 por ciento de la luz; un microscopio con diez o doce elementos ópticos puede perder el 40 por ciento o más sin recubrimientos, lo que hace que la imagen sea tenue y de bajo contraste. Los láseres y los sistemas ópticos de alta potencia necesitan recubrimientos antirreflectantes para minimizar la reflexión parásita, que puede dañar los componentes o degradar la calidad del haz. En la fabricación de semiconductores, se depositan capas antirreflectantes sobre la fotorresistencia durante la litografía para evitar ondas estacionarias en la resistencia causadas por la luz reflejada, lo que distorsionaría el patrón impreso.

Los recubrimientos antirreflectantes son vulnerables a la abrasión, el rayado y la degradación ambiental. La niebla salina, la humedad y los ciclos térmicos pueden causar fallas en el recubrimiento con el paso de los años. Las interfaces entre las capas del recubrimiento pueden delaminarse bajo tensión. El costo aumenta drásticamente con la complejidad del recubrimiento; un recubrimiento simple de una sola capa agrega poco al gasto de fabricación, pero los recubrimientos multicapa de banda ancha o banda estrecha de precisión para ópticas de alta gama pueden agregar del 20 al 50 por ciento al precio de una lente o espejo. La medición del rendimiento del recubrimiento requiere espectrofotometría, ya que la inspección visual por sí sola no puede determinar de manera confiable el espesor o la calidad.