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Was ist eine optische Beschichtung?
Eine optische Beschichtung bezeichnet den Prozess, bei dem eine oder mehrere dünne Schichten – entweder metallisch oder dielektrisch – auf die Oberfläche optischer Komponenten aufgebracht werden. Ziel der Beschichtung von Oberflächen optischer Komponenten ist es, bestimmte optische Effekte zu erzielen, wie etwa die Reduzierung oder Verstärkung der Lichtreflexion, die Aufspaltung von Strahlen, die Farbtrennung, das Filtern und die Polarisation. Zu den häufig verwendeten Beschichtungstechniken gehören die Vakuumbeschichtung (eine Art physikalische Beschichtung) sowie die chemische Beschichtung. Mittels physikalischer oder chemischer Verfahren wird eine transparente dielektrische Schicht oder eine metallische Schicht auf die Oberfläche eines Materials aufgebracht, um dessen Reflexions- und Transmissionsverhalten zu verändern.
Zu den wichtigsten optischen Dünnfilmsystemen gehören unter anderem reflektierende Beschichtungen, Antireflexbeschichtungen, Polarisationsfilme, Interferenzfilter und Strahlteiler. Diese Geräte finden umfangreiche Anwendungen in der nationalen Wirtschaft und im Bereich der nationalen Verteidigungsbauten und erhalten zunehmend Aufmerksamkeit von wissenschaftlichen und technologischen Forschern. So kann beispielsweise der Einsatz von Antireflexbeschichtungen den Lichtverlust in komplexen optischen Linsen um bis zu einem Faktor zehn reduzieren; hochreflektierende Spiegel können die Ausgangsleistung von Lasern um ein Vielfaches steigern; und optische Dünnfilme können sowohl die Effizienz als auch die Stabilität von Silizium-Photovoltaikzellen erhöhen.
I. Struktur
Das einfachste Modell eines optischen Dünnschichts ist ein gleichmäßiges, isotropes Medium mit einer glatten Oberfläche. In diesem Fall können die optischen Eigenschaften des Dünnschichts mithilfe der Theorie der Lichtinterferenz untersucht werden. Wenn eine monochromatische ebene Welle auf einen optischen Dünnschicht trifft, treten an seinen beiden Oberflächen mehrfache Reflexionen und Brechungen auf. Die Richtungen des reflektierten und gebrochenen Lichts werden durch die Gesetze der Reflexion und Brechung bestimmt, während die Amplituden des reflektierten und gebrochenen Lichts durch Fresnelsche Formeln angegeben sind (siehe Brechung und Reflexion von Licht an Grenzflächen).
II. Merkmale
Optische Dünnschichten zeichnen sich durch ihre glatten Oberflächen, geometrisch definierte Grenzflächen zwischen den Schichtlagen sowie Brechungsindizes aus, die an diesen Grenzflächen sprunghafte Änderungen erfahren können, innerhalb jeder einzelnen Schicht jedoch kontinuierlich bleiben. Diese Schichten können entweder transparente Medien oder optische Beschichtungen sein.
Absorbierende Medien können entweder normal homogen oder normal inhomogen sein. In praktischen Anwendungen sind dünne Filme weitaus komplexer als idealisierte Modelle. Dies liegt daran, dass bei der Herstellung die optischen und physikalischen Eigenschaften dünner Filme von denen des Bulkmaterials abweichen; ihre Oberflächen und Grenzflächen sind rau, was zu einer diffusen Streuung von Lichtstrahlen führt. Zudem führt das gegenseitige Eindringen zwischen den Filmschichten zu diffusionsartigen Grenzflächen. Aufgrund von Faktoren wie Filmwachstum, strukturellen Eigenschaften und Spannungen zeigen dünne Filme Anisotropie, und ihre Schichten zeigen komplexe zeitabhängige Effekte.
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Champion Optics ist ein Hightech-Unternehmen, das Forschung und Entwicklung optischer Dünnschichten, die Entwicklung neuer spektraler Instrumente sowie die Verarbeitung und Anwendung spektraler Bilder integriert.
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