Espelho dielétrico - Dielectric mirror

Um espelho dielétrico infravermelho em uma montagem de espelho

Um espelho dielétrico , também conhecido como espelho de Bragg , é um tipo de espelho composto por múltiplas camadas finas de material dielétrico , normalmente depositadas em um substrato de vidro ou algum outro material óptico. Por meio da escolha cuidadosa do tipo e espessura das camadas dielétricas, pode-se projetar um revestimento óptico com refletividade especificada em diferentes comprimentos de onda de luz . Os espelhos dielétricos também são usados ​​para produzir espelhos de ultra alta refletividade: valores de 99,999% ou melhores em uma faixa estreita de comprimentos de onda podem ser produzidos usando técnicas especiais. Alternativamente, eles podem ser feitos para refletir um amplo espectro de luz, como toda a faixa visível ou o espectro do laser de safira de Ti . Espelhos desse tipo são muito comuns em experimentos ópticos , devido às técnicas aprimoradas que permitem a fabricação barata de espelhos de alta qualidade. Exemplos de suas aplicações incluem espelhos de extremidade de cavidade a laser , espelhos quentes e frios , divisores de feixe de filme fino, espelhos de alto limiar de danos e revestimentos em espelhos modernos .

Mecanismo

Diagrama de um espelho dielétrico. Camadas finas com alto índice de refração n 1 são intercaladas com camadas mais espessas com um índice de refração mais baixo n 2 . Os comprimentos de caminho I A e I B diferem em exatamente um comprimento de onda, o que leva a uma interferência construtiva.

Os espelhos dielétricos funcionam com base na interferência da luz refletida das diferentes camadas da pilha dielétrica. Este é o mesmo princípio usado em revestimentos anti-reflexo multicamadas , que são pilhas dielétricas que foram projetadas para minimizar ao invés de maximizar a refletividade. Os espelhos dielétricos simples funcionam como cristais fotônicos unidimensionais , consistindo em uma pilha de camadas com alto índice de refração intercaladas com camadas de baixo índice de refração (veja o diagrama). As espessuras das camadas são escolhidas de modo que as diferenças de comprimento do caminho para reflexões de diferentes camadas de alto índice sejam múltiplos inteiros do comprimento de onda para o qual o espelho foi projetado. Os reflexos das camadas de baixo índice têm exatamente metade de um comprimento de onda na diferença de comprimento do caminho, mas há uma diferença de 180 graus na mudança de fase em um limite de índice baixo para alto, em comparação com um limite de índice alto para baixo, o que significa que essas reflexões também estão em fase. No caso de um espelho com incidência normal, as camadas têm uma espessura de um quarto do comprimento de onda.

A cor transmitida pelos filtros dielétricos muda quando o ângulo da luz incidente muda.

Outros projetos têm uma estrutura mais complicada geralmente produzida por otimização numérica . Neste último caso, a dispersão de fase da luz refletida também pode ser controlada (veja espelho chilreado ). No projeto de espelhos dielétricos, um método de matriz de transferência óptica pode ser usado.

Os espelhos dielétricos exibem retardância em função do ângulo de incidência e do design do espelho.

Manufatura

Uma imagem de microscópio eletrônico de um pedaço de espelho dielétrico de aproximadamente 13 micrômetros sendo cortado de um substrato maior. Camadas alternadas de Ta 2 O 5 e SiO 2 são visíveis na borda inferior.

As técnicas de fabricação de espelhos dielétricos são baseadas em métodos de deposição de película fina . As técnicas comuns são deposição física de vapor (que inclui deposição evaporativa e deposição assistida por feixe de íons ), deposição química de vapor , deposição por feixe de íons , epitaxia por feixe molecular e deposição catódica . Os materiais comuns são fluoreto de magnésio ( n = 1,37) , dióxido de silício ( n = 1,45) , pentóxido de tântalo ( n = 2,28) , sulfeto de zinco ( n = 2,32) e dióxido de titânio ( n = 2,4) .

Os espelhos dielétricos poliméricos são fabricados industrialmente via coextrusão de polímeros fundidos e por spin-coating ou dip-coating em menor escala.

Veja também

Referências

  1. ^ "Phase retardance of periodic multilayer mirrors", JH Apfel Applied Optics 21, 733-738 (1982)
  2. ^ Cristais fotônicos orgânicos e híbridos . 2015
  3. ^ Lova, Paola; Giusto, Paolo; Stasio, Francesco Di; Manfredi, Giovanni; Paternò, Giuseppe M .; Cortecchia, Daniele; Soci, Cesare; Comoretto, Davide (9 de maio de 2019). "Microcavidades perovskita de iodeto de chumbo de metilamônio todo polímero" . Nanoscale . 11 (18): 8978–8983. doi : 10.1039 / C9NR01422E . hdl : 11567/944564 . ISSN   2040-3372 .
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links externos