Un espejo dieléctrico , también conocido como espejo Bragg , es un tipo de espejo compuesto por múltiples capas delgadas de material dieléctrico , depositadas típicamente sobre un sustrato de vidrio o algún otro material óptico. Mediante una elección cuidadosa del tipo y el grosor de las capas dieléctricas, se puede diseñar un revestimiento óptico con una reflectividad específica en diferentes longitudes de onda de luz . Los espejos dieléctricos también se utilizan para producir espejos de reflectividad ultraalta: se pueden producir valores de 99,999 % o mejores en un rango estrecho de longitudes de onda utilizando técnicas especiales. Alternativamente, se pueden hacer para reflejar un amplio espectro de luz, como todo el rango visible o el espectro del láser de zafiro de titanio .
Los espejos dieléctricos son muy comunes en los experimentos de óptica , debido a las técnicas mejoradas que permiten la fabricación económica de espejos de alta calidad. Entre sus aplicaciones se incluyen los espejos de cavidad láser , los espejos fríos y calientes, los divisores de haz de película fina , los espejos con alto umbral de daño y los revestimientos de las pantallas de los espejos modernos y algunos sistemas de prismas de techo de los binoculares .
La reflectividad de un espejo dieléctrico se basa en la interferencia de la luz reflejada desde las diferentes capas de una pila dieléctrica. Este es el mismo principio utilizado en los recubrimientos antirreflejos multicapa , que son pilas dieléctricas que se han diseñado para minimizar en lugar de maximizar la reflectividad. Los espejos dieléctricos simples funcionan como cristales fotónicos unidimensionales , que consisten en una pila de capas con un alto índice de refracción intercaladas con capas de un bajo índice de refracción (ver diagrama). Los espesores de las capas se eligen de tal manera que las diferencias de longitud de trayectoria para las reflexiones de diferentes capas de alto índice sean múltiplos enteros de la longitud de onda para la que está diseñado el espejo. Las reflexiones de las capas de bajo índice tienen exactamente la mitad de una longitud de onda en la diferencia de longitud de trayectoria, pero hay una diferencia de 180 grados en el cambio de fase en un límite de índice bajo a alto, en comparación con un límite de índice alto a bajo, lo que significa que estas reflexiones también están en fase. En el caso de un espejo con incidencia normal, las capas tienen un espesor de un cuarto de longitud de onda.
Otros diseños tienen una estructura más complicada, generalmente producida por optimización numérica . En el último caso, también se puede controlar la dispersión de fase de la luz reflejada (un espejo con chirridos ). En el diseño de espejos dieléctricos, se puede utilizar un método de matriz de transferencia óptica . Un revestimiento dieléctrico multicapa bien diseñado puede proporcionar una reflectividad de más del 99 % en todo el espectro de luz visible . [1]
Los espejos dieléctricos presentan retardo en función del ángulo de incidencia y del diseño del espejo. [2]
Como se muestra en el GIF , el color transmitido se desplaza hacia el azul a medida que aumenta el ángulo de incidencia. En lo que respecta a la interferencia en el medio con un índice de reflexión alto, este desplazamiento hacia el azul se da mediante la fórmula
donde es cualquier múltiplo de la longitud de onda transmitida y es el ángulo de incidencia en el segundo medio. Véase interferencia de película delgada para una derivación. Sin embargo, también hay interferencia en el medio de bajo índice de refracción. La mejor reflectividad será en [3]
¿Dónde está la longitud de onda transmitida bajo un ángulo de incidencia perpendicular y
Las técnicas de fabricación de espejos dieléctricos se basan en métodos de deposición de película delgada . Las técnicas comunes son la deposición física de vapor (que incluye la deposición evaporativa y la deposición asistida por haz de iones ), la deposición química de vapor , la deposición por haz de iones , la epitaxia por haz molecular , la deposición por pulverización catódica y la deposición sol-gel. [4] Los materiales comunes son el fluoruro de magnesio ( n = 1,37) , el dióxido de silicio ( n = 1,45) , el pentóxido de tantalio ( n = 2,28) , el sulfuro de zinc ( n = 2,32) y el dióxido de titanio ( n = 2,4) .
Los espejos dieléctricos poliméricos se fabrican industrialmente mediante coextrusión de polímeros fundidos [5] y mediante recubrimiento por centrifugación [6] o recubrimiento por inmersión [7] en menor escala.
