Breitband-Antireflexbeschichtung für optische Fenster

Eine breitbandige AR-Beschichtung wird eingesetzt, um Reflexionen über einen breiten Wellenlängenbereich hinweg zu reduzieren, anstatt nur bei einer einzigen Auslegungswellenlänge. Sie eignet sich für Substrate aus optischem Glas, Quarzglas, Quarz, Saphir, CaF₂, MgF₂, ZnSe, Germanium, Silizium und Glaskeramik.

Zu den verfügbaren Spektralbereichen gehören VIS 400–700 nm, NIR 700–1100 nm, VIS-NIR 400–1100 nm, UV-VIS 350–700 nm, UV-VIS-NIR 350–1100 nm sowie erweiterter NIR-Bereich 600–1600 nm. Das Beschichtungsdesign kann je nach Wellenlängenbereich, Substrat, Einfallswinkel und angestrebter Reflektanz individuell angepasst werden.

Was ist eine Breitband-AR-Beschichtung?

Eine Breitband-Antireflexbeschichtung (BBAR) ist ein mehrschichtiger Dünnschichtaufbau, der darauf optimiert ist, die Oberflächenreflexion über einen breiten Wellenlängenbereich – typischerweise 100 nm oder mehr – hinweg zu minimieren, anstatt nur bei einer einzigen Auslegungswellenlänge. Im Gegensatz zu einer V-Beschichtung, die bei einer bestimmten Wellenlänge eine extrem niedrige Reflexion (< 0,2%) erreicht, diese jedoch zu beiden Seiten stark ansteigt, nutzt ein Breitbanddesign einen komplexeren Schichtstapel (typischerweise 5–9 Schichten) mit abgestuften Brechungsindexübergängen, um die Bedingungen für destruktive Interferenz über das gesamte Zielband zu verteilen. Der Kompromiss besteht in einem im Vergleich zu einer V-Beschichtung etwas höheren Mindestreflexionsgrad, dafür jedoch einer deutlich besseren Gleichmäßigkeit über das gesamte Spektrum. Dies macht BBAR-Beschichtungen zur Standardwahl für Weißlicht-Bildgebungssysteme, Breitband-Laserplattformen, Mehrwellenlängen-Instrumente und jedes optische System, bei dem die Leistung über einen Wellenlängenbereich hinweg aufrechterhalten werden muss, anstatt für eine einzelne Wellenlänge optimiert zu sein. Die Abscheidung erfolgt durch Ionenstrahl-Sputtern (IBS) oder Magnetron-Sputtern mit optischer Echtzeitüberwachung, wodurch eine Schichtdickengenauigkeit von ±0,5 nm und eine Beschichtungsgleichmäßigkeit innerhalb von ±0,51 TP3T Reflektanz über ein 200-mm-Substrat gewährleistet wird.

Spezifikationen zur Beschichtungsleistung

Design-Band	Wellenlängenbereich	Ravg	Rmax
VIS BBAR	400 – 700 nm	< 0,5%	< 1,0%
NIR BBAR	700 – 1100 nm	< 0,5%	< 1,0%
VIS-NIR BBAR	400 – 1100 nm	< 1,0%	< 1,5%
UV-VIS BBAR	350 – 700 nm	< 0,8%	< 1,2%
UV-VIS-NIR BBAR	350 – 1100 nm	< 1,5%	< 2.0%
Erweiterter NIR-BBAR	600 – 1600 nm	< 1,0%	< 1,5%
Benutzerdefiniertes BBAR	Kundenspezifisch	Entwurfsabhängig	Entwurfsabhängig

Schichtanzahl: 5–9 Schichten · Dickenpräzision: ±0,5 nm · Gleichmäßigkeit: ±0,51 TP3T R über 200 mm · AOI: 0°–30° (Standard)

Kompatible Substrate

	Substrat	Typische Note
1	Quarzglas	Corning 7980 / Tosoh ES-2000
2	Quarzglas	SCHOTT Lithosil Q / Heraeus Suprasil 1
3	Borosilikatglas	PYREX 7740 / BOROFLOAT 33
4	Optisches Glas	Serien BK7 / N-BK7 / N-SF11 / N-LAK
5	Saphir	C-Ebene / A-Ebene
6	CaF₂	UV-beständig / IR-beständig
7	MgF₂	UV-beständig
8	ZnSe	CVD-Qualität
9	Germanium	Einkristall / Polykristall
10	Silizium	Float-Zone / Czochralski
11	Glaskeramik	ZERODUR / PYROCERAM 9606

Schichtstruktur und -auslegung

Design	Schichtmaterialien	Anzahl der Schichten	Abscheidungsverfahren
VIS BBAR	TiO₂ / SiO₂	4 – 5	IBS / Magnetron
NIR BBAR	TiO₂ / SiO₂	4 – 5	IBS / Magnetron
VIS-NIR BBAR	Ta₂O₅ / SiO₂	6 – 7	IBS
UV-VIS BBAR	HfO₂ / SiO₂ / MgF₂	5 – 6	IBS (ionenunterstützt)
UV-VIS-NIR BBAR	Nb₂O₅ / SiO₂ / MgF₂	7 – 9	IBS
Erweiterter NIR-BBAR	Ta₂O₅ / SiO₂	5 – 7	IBS / Magnetron

Alle Designs wurden mittels Nadel-Synthese und Transfermatrix-Verfahren optimiert · Kundenspezifische AOI und Substrate erhältlich

Typische Anwendungsbereiche

Wissenschaftliche Bildgebung: VIS-NIR-BBAR an Mikroskopobjektiven und Spektrometeroptiken für die Breitbanddetektion
Bildverarbeitung: VIS BBAR für Industriekameraobjektive zur Gewährleistung eines gleichbleibenden Durchsatzes bei Weißlichtbeleuchtung
Mehrwellenlängen-Lasersysteme: VIS-NIR-BBAR mit Optik mit gemeinsamer Apertur, die gleichzeitig 532 nm, 1064 nm und 1550 nm verarbeitet
Astronomie und Teleskopoptik: UV-VIS-NIR-BBAR auf Korrekturplatten und Feldabflachern für breitbandige Himmelsdurchmusterungen
Verteidigung und Überwachung: Dualband-VIS/NIR-BBAR auf Sensorfenstern für Tag-/Nacht-Bildgebungssysteme
Photovoltaik: UV-VIS-NIR-BBAR auf Linsen und Deckglas von Solarkonzentratoren für maximale Lichtausbeute

Umwelt- und Haltbarkeitsstandards

Test	Zustand	Standard	Ergebnis
Haftung	Klebeband-Abzugstest	MIL-C-48497A	Keine Delaminierung
Abrieb	Radiergummi mit 50 Radiervorgängen	MIL-C-48497A	Keine Entfernung der Beschichtung
Luftfeuchtigkeit	95% RH · 49 °C · 24 h	MIL-STD-810	Keine Blasenbildung
Temperaturwechselprüfung	–65 °C bis +125 °C · 10 Zyklen	MIL-STD-810	Kein Abblättern / Abplatzen
Salznebel	5% NaCl · 35 °C · 24 h	MIL-STD-810G	Keine Korrosion
Laserschäden	1064 nm · 10 ns Impuls	ISO 11254	LDT > 5 J/cm²
Löslichkeit	Destilliertes Wasser · 24 Stunden Einweichen	ISO 9211-3	Keine Auflösung