다층 AR 코팅이란 무엇인가요?
다층 반사 방지(AR) 코팅은 고굴절률 및 저굴절률 유전체 물질(일반적으로 TiO₂/SiO₂, Ta₂O₅/SiO₂, HfO₂/SiO₂, 또는 ZrO₂/SiO₂ —를 번갈아 가며 광학 기판 위에 증착하여, 대상 파장 범위에서 반사광이 파괴간섭을 일으키도록 하는 박막 광학 기술입니다. 단일층 MgF₂ 코팅은 단일 파장에서 표면 반사율을 ~4%(코팅되지 않은 유리)에서 ~1.3%로 낮출 수 있습니다. 2층 V-코팅을 적용하면 설계 파장에서 이 값을 < 0.2%로 낮출 수 있습니다. 광대역 다층 코팅(4~7층)은 가시광 스펙트럼 전체에 걸쳐 동시에 Ravg < 0.5%를 달성합니다. 코팅 설계는 박막 전이 행렬(TMM) 방법을 사용하여 계산되며, 각 층의 두께는 목표 파장에 대해 1/4파장 광학 두께(QWOT) 또는 그 유리수 배수로 최적화됩니다. 증착은 이온빔 스퍼터링(IBS), 마그네트론 스퍼터링 또는 전자빔 증착 방식으로 수행되며, 층 두께를 ±0.5 nm 정확도로 제어하기 위해 현장 광학 모니터링이 이루어집니다.
도장 성능 사양
| 코팅 유형 | 파장 범위 | 반사율 | 레이어 수 |
|---|---|---|---|
| 단일층 AR | 설계 λ ± 50 nm | R < 1.3% | 1 |
| V-Coat | 설계 λ ± 20 nm | R < 0.2% | 2 |
| 듀얼 밴드 (W-Coat) | 두 개의 지정된 λ | 각 λ에서 R < 0.5% | 3 – 4 |
| VIS 브로드밴드 AR | 400–700 nm | Ravg < 0.5% · Rmax < 1.0% | 4 |
| NIR 광대역 증강현실 | 700–1100 nm | Ravg < 0.5% · Rmax < 1.0% | 4 |
| VIS-NIR 광대역 반사형(AR) | 400–1100 nm | Ravg < 1.0% · Rmax < 1.5% | 5 – 7 |
| DUV AR | 193 nm / 248 nm | R < 0.5% (설계 λ 기준) | 2 – 4 |
층 두께 정밀도: ±0.5 nm (IBS) · 균일도: 150 mm 구간에서 ±0.5% R · LDT: 1064 nm / 10 ns에서 > 5 J/cm²
호환 가능한 기판
| 기판 | 일반적인 등급 | |
|---|---|---|
| 1 | 용융 실리카 | 코닝 7980 / 토소 ES-2000 |
| 2 | 석영 유리 | SCHOTT Lithosil Q / Heraeus Suprasil 1 |
| 3 | 보로실리케이트 유리 | PYREX 7740 / BOROFLOAT 33 |
| 4 | 광학 유리 | BK7 / N-BK7 / N-SF11 / N-LAK 시리즈 |
| 5 | 사파이어 | C-평면 / A-평면 |
| 6 | CaF₂ | UV 등급 / IR 등급 |
| 7 | MgF₂ | UV 등급 |
| 8 | ZnSe | CVD 등급 |
| 9 | 게르마늄 | 단결정 / 다결정 |
| 10 | 실리콘 | 플로트 존 / 초크랄스키 |
| 11 | 유리 세라믹 | ZERODUR / PYROCERAM 9606 |
레이어 구조 및 설계
| 디자인 | 층 재료 | 증착 방법 | 가장 적합한 대상 |
|---|---|---|---|
| 단층 | MgF₂ | 전자빔 증발 | 저비용 · 적당한 AR |
| V-Coat (2L) | HfO₂ / MgF₂ | IBS / 전자빔 | 단일 λ 레이저 광학계 |
| W-Coat (3–4L) | TiO₂ / SiO₂ / MgF₂ | IBS / 마그네트론 | 이중 파장 시스템 |
| 4층 BBAR | TiO₂ / SiO₂ 교대 배열 | IBS / 마그네트론 | VIS 광대역 · 생산 |
| 7층 BBAR | Ta₂O₅ / SiO₂ 최적화 | IBS | 프리미엄 광대역 · 이미징 |
| DUV AR | Al₂O₃ / MgF₂ | IBS (이온 보조) | 193 nm / 248 nm 리소그래피 |
모든 설계는 전이 행렬법을 통해 계산됨 · 현장 광학 모니터링 · 맞춤형 파장(λ) 및 기판 제공 가능
대표적인 적용 분야
- 레이저 광학: Nd:YAG 및 고조파 발생 광학용 1064 nm, 532 nm, 355 nm 파장의 V-코팅
- 이미징 시스템: 카메라 렌즈, 현미경 대물렌즈 및 망원경 광학계에 적용된 광대역 가시광선 증강 현실(VIS AR)
- 광섬유: 광섬유 단면 및 콜리메이터에 적용된 1310 nm / 1550 nm 듀얼 밴드 반사방지 코팅
- 의료기기: 내시경 대물렌즈 및 수술용 영상 광학 장치에 적용된 광대역 증강현실(AR)
- 디스플레이 및 AR/VR: 도파관 기판 및 결합기 광학 소자에 구현된 광각 광대역 증강현실(AR)
- 반도체 리소그래피: 193 nm 및 248 nm 파장에서 용융 실리카 렌즈에 적용된 DUV AR 코팅
환경 및 내구성 기준
| 테스트 | 상태 | 표준 | 결과 |
|---|---|---|---|
| 접착 | 테이프 박리 시험 | MIL-C-48497A | 박리 현상 없음 |
| 마모 | 50회 지우개 | MIL-C-48497A | 코팅 제거 없음 |
| 습도 | 95% RH · 49°C · 24시간 | MIL-STD-810 | 물집이 생기지 않음 |
| 온도 사이클링 | –65°C ~ +125°C · 10회 | MIL-STD-810 | 갈라짐이나 벗겨짐 없음 |
| 염안개 | 5% NaCl · 35°C · 24시간 | MIL-STD-810G | 부식 없음 |
| 레이저 손상 | 1064 nm · 10 ns 펄스 | ISO 11254 | LDT > 5 J/cm² |
| 용해도 | 증류수 · 24시간 침지 | ISO 9211-3 | 해산 없음 |
반사율 대 파장: AR 코팅 비교
