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Anti-Reflection (무반사) 코팅
에드몬드 옵틱스 코리아

Anti-Reflection (무반사) 코팅

코팅 이론 | 코팅 규격

Edmund Optics®는 모든 TECHSPEC® transmissive optics에 투과율 증대, contrast 개선, 그리고 ghost image 제거를 통해 광학 효율을 크게 높여 주는 다양한 AR 코팅 옵션을 제공합니다. 대부분의 AR 코팅은 내구성이 매우 뛰어나며 물리적 손상 및 환경에 의한 손상에 모두 잘 견딥니다. 이런 이유로, 대부분의 transmissive optics에는 어떤 형태로든 AR 코팅이 포함되어 있습니다. 용도에 맞는 AR 코팅을 지정할 때는 먼저 시스템의 전체 스펙트럼 범위를 완벽히 파악하고 있어야 합니다. AR 코팅이 optical system의 성능을 획기적으로 향상시키긴 하지만 design wavelength 범위 밖의 파장에 대한 코팅을 이용할 경우 시스템 성능을 저하시킬 수 있습니다.

코팅 이론

MgF2 Anti-Reflection Coating Performance
그림 1: MgF2 AR 코팅 성능

AR 코팅을 선택하는 이유?

빛이 코팅하지 않은 glass substrate을 통과할 경우 각각의 경계면에서 약 4%의 빛이 반사됩니다. 이로 인해 최종적으로 입사광의 92%만 통과하게 됩니다. 각 경계면에 AR 코팅을 적용하면 시스템 처리량이 증가하고 시스템 역방향으로 반사되는 빛 (ghost images)으로 인한 위험이 감소합니다. 시스템에 빛이 통과하는 광학 부품들이 많이 포함되어 있을 경우 AR 코팅은 매우 중요합니다. 또한, 대부분의 low-light 시스템에는 빛을 효율적으로 이용할 수 있도록 AR 코팅된 광학 부품이 내장되어 있습니다. 그림 1에서는 비코팅 단면 BK7 substrate과 코팅된 단면 BK7 substrate 사이의 차이를 설명합니다. 사용된 코팅은 550nm를 중심으로 한 λ/4의 MgF2입니다.

Illustration of Light Interacting with Thin Film
그림 2: 그림으로 설명한 Thin Film과 상호 작용하는 빛

AR 코팅의 작동 방식?

코팅의 투과 특성은 사용하는 빛의 파장, substrate의 굴절률, 코팅의 굴절률, 코팅 두께, 그리고 빛의 입사각에 따라 달라집니다.

코팅은 박막의 위쪽 및 아래쪽 경계에서 반사되는 빔 사이의 상대적인 phase shift는 180°가 되도록 설계되어 있습니다. 반사된 빔들 사이의 Destructive interference가 발생해 표면을 빠져 나오기 전에 양쪽 빔 모두 사라집니다. 반사된 빔 사이에 1/2 파장에 해당하는 원하는 경로차를 확보해 빔이 상쇄되도록 하려면 코팅의 optical thickness는 파장의 ¼(l/4, 이 때 l은 design wavelength 또는 최대 성능에 최적화된 파장)의 홀수배이어야 합니다.

2개 빔의 완전한 상쇄에 필요한 박막의 굴절률을 구하기 위한 식은 다음과 같습니다:

Equation 1

nf: 박막의 굴절률
n0: 공기(또는 입사광이 처음 거치는 매질)의 굴절률
ns: substrate의 굴절률

코팅 규격

AR 코팅 옵션

Edmund Optics®는 모든 TECHSPEC® 렌즈에 표면 반사를 줄이기 위한 별도의 single layer dielectric, AR 코팅 처리를 합니다. 아울러, 당사의 기성품 및 맞춤형 대량 주문 제품 모두에 맞춤형 single-layer, multi-layer, V, 그리고 2V 코팅을 이용할 수 있습니다. 더욱 자세한 정보는 광학 렌즈의 맞춤형 코팅 페이지를 참고하시기 바랍니다.

Wavelength Selection Chart
그림 3: 파장 선택 도표

λ/4 MgF2: 사용되는 코팅 중 가장 간단한 AR 코팅은 550nm를 중심으로 한 λ/4 MgF2입니다 (굴절률은 550nm에서 1.38). MgF2 코팅은 관련 유리 종류에 따라 결과가 달라지긴 하지만 광대역용으로 매우 적합합니다.

VIS 0° 및 VIS 45°: VIS 0° (0° 입사각) 및 VIS 45° (45° 입사각)는 425 – 675nm 대역에서 최적의 투과율을 제공해 평균 반사율을 각각 0.4% 및 0.75%로 줄여 줍니다. Visible 용도로는 MgF2보다 VIS 0° AR 코팅이 좋습니다.

VIS-NIR: 당사의 VIS/NIR 광대역 AR 코팅은 NIR에서 최대 투과율 (>99%)을 갖도록 최적화되어 있습니다.

Telecom-NIR:당사의 Telecom/NIR은 널리 사용되는 통신용 파장인 1200–1600nm를 위한 전용 광대역 AR 코팅입니다.

UV-AR 및 UV-VIS: UV 코팅은 UV fused silica lenses 및 UV fused silica windows에 적용해 UV 영역에서의 코팅 성능을 높여 줍니다.

NIR I 및 NIR II: 당사의 NIR I 및 NIR II 광대역 AR 코팅은 흔히 사용되는 fiber optics, 레이저 다이오드 모듈 및 LED 등의 NIR 파장에서 탁월한 성능을 제공합니다.

SWIR: 당사의 Short-Wave Infrared (SWIR) 광대역 무반사 코팅은 전자기기, 태양열 전지 검수, 감시 혹은 위조 검사를 포함한 일반적인 SWIR 용도를 위하여 900 – 1700nm 파장대역에서 투과성이 최고치가 되도록 설계되었습니다.

Stamdard Visible Anti-Reflection Coatings
Standard Near Infrared Anti-Reflection Coatings
그림 4: 표준 Anti-Reflection Coating 성능
AR 코팅 정보*
NameWavelength RangeReflection SpecificationsTypical Energy Density Limit
MgF2(Curve 보기) λ/4 @ 550nm Ravg ≤ 1.75% 400 - 700nm (N-BK7) 10 J/cm2 @ 532nm, 10ns
UV-AR (Curve 보기) 250 - 425nm Rabs ≤ 1.0% 250 - 425nm 3 J/cm2 @ 355nm, 10ns
Ravg ≤ 0.75% 250 - 425nm
Ravg ≤ 0.5% 370 - 420nm
UV-VIS (Curve 보기) 250 - 700nm Rabs ≤ 1.0% 350 - 450nm 3 J/cm2 @ 355nm, 10ns
Ravg ≤ 1.5% 250 - 700nm 5 J/cm2 @532nm, 10ns
VIS-EXT (Curve 보기) 350 - 700nm Ravg < 0.5% 350-700nm 5 J/cm2 @ 532nm, 10ns
VIS-NIR (Curve 보기) 400 - 1000nm Rabs ≤ 0.25% @ 880nm 5 J/cm2 @ 532nm, 10ns
Ravg ≤ 1.25% 400 - 870nm
Ravg ≤ 1.25% 890 - 1000nm
VIS 0° (Curve 보기) 425 - 675nm Ravg ≤ 0.4% 425 - 675nm 5 J/cm2 @ 532nm, 10ns
VIS 45°
Reference VIS 0° Curve
425 - 675nm Ravg ≤ 0.75% 425 - 675nm 5 J/cm2 @ 532nm, 10ns
YAG-BBAR (Curve 보기) 500 - 1100nm Rabs < 0.25% 532nm 5 J/cm2 @ 532nm, 10ns
Rabs < 0.25% 1064nm
Ravg < 1.0% 500 - 1100nm
NIR I (Curve 보기) 600 - 1050nm Ravg ≤ 0.5% 600 - 1050nm 7 J/cm2 @ 1064nm, 10ns
NIR II (Curve 보기) 750 - 1550nm Rabs ≤ 1.5% 750 - 800nm 8 J/cm2 @ 1064nm, 10ns
Rabs ≤ 1.0% 800 - 1550nm
Ravg ≤ 0.7% 750 - 1550nm
Telecom-NIR
(Curve 보기)
1200 - 1600nm Rabs ≤ 0.25% 1295 - 1325nm
Rabs ≤ 0.25% 1535 - 1565nm
Ravg ≤ 0.25% 1200 - 1600nm
SWIR (Curve 보기) 900 - 1700nm Rabs ≤ 1.5% 900 - 1700nm
Ravg ≤ 1.0% 900 - 1700nm
*참고: Ravg = Average Reflectance, Rabs = Absolute Reflectance.

아래에 나열된 TECHSPEC® Optics 제품들은 Anti-reflection 코팅 처리가 가능합니다:

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코팅은 광학 간섭 메커니즘을 통해 빛의 반사 및 투과를 제어합니다. 다음 번 용도에 맞는 코팅을 선택하는 데 도움이 될 기본 지식을 알려 드리겠습니다.

UV, VIS, IR 스펙트럼을 커버하는 다양한 종류의 AR(무반사) 코팅과 디자인 옵션과 함께 제공됩니다. 마운트되지 않거나, 마운트 버전 또는 비구면 처리된 버전을 구매할 수 있습니다.

당사는 광대역, v-coat, polarizing, metallic, 그리고 UV, VIS 및 IR 스펙트럼의 narrow bandpass를 포함한 광범위한 single 및 multi-layer 코팅을 제공합니다. EO가 무엇을 해드릴 수 있는지 확인해 보십시오.

EO는 250nm부터 10μm 이상의 파장 범위까지를 위한 높은 reflectance values를 갖는 metallic coatings을 제공합니다. 사용하는 광학 시스템에 가장 잘 맞는 코팅을 찾아 보십시오.

표준 코팅은 레이저 기반 어플리케이션의 high intensity irradiation을 견디지 못합니다. 고출력 광학 코팅이 해답입니다.

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