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TU Berlin

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Antireflexbeschichtungen

Bei Auskoppel-Spiegeln, Strahlteilern, an Stirnflächen von Laserkristallen oder  an den Endflächen von optischen Fasern wird häufig gewünscht, dass  Fresnel-Reflexionen an den Grenzflächen minimiert werden.
Solche Entspiegelungen sind , aufgrund der verbesserten Transmissionseigenschaften, auch und besonders für High-Power Anwendungen  zur Reduktion von Zerstörschwellen interessant.
Theoretisch lässt sich für den senkrechten Einfall bereits durch eine Einzelschicht mit der Dicke

d = λ / 4n

die Reflektivität einer Grenzschicht für eine bestimmte Wellenlänge λ auf Null Prozent verringern, vorausgesetzt der Brechungsindex n des Schichtmaterials genügt folgender Bedingung:

n = √ n0 n1 ,

wobei n0 und n1 die Brechungsindizes der beteiligten Medien an der ursprünglichen Grenzschicht sind.

Transmissionsspektrum einer Antireflexbeschichtung auf einem Zirkonium Kristall
Lupe

 

Ein Beispiel: Zirkoniumoxid (ZrO2), mit einem Brechungsindex von n1 ≈ 2,1, reflektiert im sichtbaren Wellenlängenbereich an der Grenzfläche zur Luft (n0 = 1) ca. 12% des einfallenden Lichts.  Bereits eine einzelne Schicht Siliziumdioxid (nSiO2 = 1,45) reduziert die Fresnel-Reflexionen auf weit weniger als 1% (s. Grafik).

Diese Bedingung kann natürlich nur in den seltensten Fällen erfüllt werden. Durch geschickte Kombination mehrerer Materialien, in zum Teil komplexen Schichtsystemen, lässt sich dennoch die Entspiegelung von Grenzflächen optimieren. Im allgemeinen sind bereits Schichtsysteme  aus zwei bzw. drei Materialien hinreichend gut.
Wichtig für die optimale AR- Beschichtung, ist die Kenntnis des genauen Brechungsindex des zu entspiegelnden Materials.

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