ציפוי נגד החזרה

חלון מצופה בציפוי התאבכות נגד החזרה המתוכנן לזווית פגיעה של 0°, מוצג בזווית פגיעה של 0° (מימין) ו-45° (משמאל).

ציפוי נגד החזרה (נקרא גם ציפוי אנטי-רפלקטיבי, באנגלית: anti-reflective coating, בראשי-תיבות: ARC) הוא סוג של ציפוי אופטי שמטרתו להפחית את החזרת האור (השתקפות) מפני השטח של עדשות, רכיבים אופטיים אחרים ואף תאים פוטו-וולטאיים.

במקרה של עדשות, כתלות בתכונות הזכוכית בה משתמשים לייצורן, כל ממשק אוויר-זכוכית שאינו מצופה גורם להחזרה של בין 4% ל-9% מהאור הפוגע. במערכות מרובות עדשות תופעה זו יכולה לגרום לאובדן של מעל ל-50% מהאור, כאשר במערכות צבאיות מרובות אלמנטים כמו פריסקופים, אילו היו ללא ציפוי, כמות האור העוברת הייתה יורדת אף לכדי 10-20%. במערכות הדמיה טיפוסיות, ציפוי נגד החזרה משפר את יעילות המערכת כיוון שהוא ממזער אובדן אור עקב החזרה. במערכות מורכבות כמו מצלמות, משקפות, טלסקופים ומיקרוסקופים, הפחתת ההשתקפויות משפרת גם את הניגודיות (קונטרסט) של התמונה על ידי צמצום תרומתו של אור תועה, שיפור שהוא בעל חשיבות גדולה במיוחד באסטרונומיה פלנטרית. ביישומים אחרים, היתרון העיקרי הוא ביטול ההשתקפות עצמה, למשל במקרה של ציפוי על עדשות משקפיים המשפר את נראותן של עיניו של מרכיב המשקפיים לאחרים, או ציפוי להפחתת נצנוצים ממשקפת או כוונת טלסקופית של צופה שאינו רוצה להתגלות.

ישנן מספר טכנולוגיות ציפויים. הנפוצה שבהן מבוססת על התאבכות הורסת על מנת למזער החזרות. ציפויים רבים המבוססים על התאבכות מורכבים מריבוד של שכבות דקות שקופות המצויות זו על גבי זו, כאשר על שכבה עם מקדם שבירה נמוך מונחת שכבה עם מקדם שבירה גבוה וחוזר חלילה. עובייה של כל שכבה נבחר כדי לייצר התאבכות הורסת באלומת האור המוחזרת, והתאבכות בונה באלומה המועברת. תלות זו גורמת לביצועי המבנה להשתנות עם אורך הגל וזווית הפגיעה, כך שלעיתים קרובות נוצר אפקט צבעוני בהתבוננות בזוויות שונות. מסיבה זו גם מומלץ לציין את טווח אורכי גל וזווית השימוש בעת תכנון ציפויים כאלה או הזמנתם. לעיתים קרובות ניתן להשיג מוצרי מדף עם ביצועים טובים עבור טווח רחב יחסית של אורכי גל, למשל בתחום הנראה, בתחום התת-אדום או בתחום העל-סגול.

ישנם גם ציפויים המקטינים את ההחזרה באמצעות תיאום מקדם שבירה, באמצעות מרקם מיוחד על פני השטח או באמצעות בליעה של האור הפוגע.

לעיתים יש חשיבות לסף הנזק לקרינת לייזר , וסף זה תלוי בטכנולוגיית הציפוי, כאשר ניתוז (sputtering) באמצעות אלומת יונים נחשב לעמיד ברמות קרינה גבוהות יחסית.

יישומים

ציפויים אנטי-רפלקטיביים משמשים לעיתים קרובות בעדשות מצלמה, וכתוצאת לוואי גם מעניקים לרכיבי העדשה צבעים ייחודיים. ניתן לייצר מגוון צבעים שהגוון המדויק שלהם תלוי לחלוטין בעובי הציפוי. גוון הציפוי יכול להשתנות באופן קיצוני כאשר עובי הציפוי שונה במידה מועטה, בעשרות ננומטרים בלבד.

ציפויים אנטי-רפלקטיביים משמשים במגוון רחב של יישומים בהם האור עובר דרך משטח אופטי, והמימוש דורש לצמצם הפסדים אופטיים או לצמצם את עצמת ההחזרה. דוגמאות נפוצות הן ציפויים נגד סינוור על עדשות מתקנות כמו משקפיים, אלמנטים של עדשות מצלמה, וציפוי נגד החזרה להגדלת נצילות בתאים סולאריים.

עדשות משקפיים

ציפוי נגד החזרה על עדשות משקפיים מיועד לצמצם את ההחזרות ממשטחי העדשות הקדמיים והאחוריים, דבר המסייע לצמצום הפרעות לראייה בעיקר בסיטואציות כמו נהיגה בלילה או בצפייה במסכים. עדשות אלו משווקות לעיתים קרובות כמפחיתות סינוור, אך הפחתה זו היא מינורית בלבד. לעומת זאת, ביטול השתקפויות מאפשר למעט יותר אור לעבור דרכן, ולכן מעלה מעט את הקונטרסט ואת חדות הראייה. יש מקרים בהם מצפים רק את אחד ממשטחי העדשה ולא את שניהם. לדוגמה, בשימוש במשקפי שמש ניתן לעיתים להבחין בהשתקפות קלושה של העין על המשטח הפנימי של עדשת המשקפיים, הקרוב לעין, וכדי לפתור בעיה זו, יצרני משקפיים משתמשים בציפוי נגד החזרה על הצד האחורי של העדשה.

אופטיקאים ממליצים לעיתים על עדשות אנטי רפלקטיביות מכיוון שההשתקפות המופחתת גורמת למצולמים, בעיקר אם פניהם שטופים באור זרקורים, להיראות פוטוגניים יותר.

ציפויים אנטי-רפלקטיבים מתאימים במיוחד לעדשות בעלות מקדם שבירה גבוה, שכן בהיעדר ציפוי, ההחזרה מעדשה בעלת מקדם שבירה גבוה גדולה מאשר מעדשה בעלת מקדם שבירה נמוך יותר (כתוצאה מחוקי פרנל). בדרך כלל קל יותר וזול יותר לצפות עדשות עם מקדם שבירה גבוה. אף על פי שציפוי נגד החזרה על רכיבים אופטיים מגיע להחזרה של 0.2% או פחות, ציפויים על עדשות משקפיים מפגינים ביצועים פחות טובים, החזרה גבוהה יותר, בגלל הצורך לתפקד בתחום אורכי גל ובתחום זוויות פגיעה רחב. מרבית עדשות המשקפיים מצופות בציפוי שכבות דקות בעל מספר שכבות ציפוי, בעלות מקדמי שבירה גבוהים ונמוכים חליפות. בתעשייה מקובל לצפות את מרבית העדשות בעלות מקדם השבירה הגבוה גם בציפוי נגד שריטות. ניתן גם לשלב בין ציפויים נגד החזרה וציפויים דיכרואים המקנים לעדשות מראה מתכתי.

ציפויים נגד החזרה, בעיקר הזולים שבהם, מקשים על שמירת עדשות המשקפיים נקיות. בנוסף לציפוי נגד החזרה, עדשות רבות מצופות גם בציפוי נוסף הדוחה מים ושומנים, שמקל על שמירת ניקיונן ולעיתים גם מגביר את עמידותן בפני שריטות. ניתן גם לשלב ציפויים שקופים הבולעים קרינת על סגול בתחומי UVA ו־UVB להגנה על העיניים מקרינה זו, או ציפויים ההופכים כהים בחשיפה לאור על סגול, ולכן שימושיים כמשקפי שמש.

אין לבלבל עדשות משקפיים אנטי-רפלקטיביות עם עדשות בעלות ציפוי מקטב, המשמשות רק במשקפי שמש ומפחיתות את הבוהק הנראה של השמש המשתקפת ממשטחים כגון חול, מים וכבישים, במנגנון של בליעה. המונח "אנטי רפלקטיבי" מתייחס להחזר מפני השטח של העדשה עצמה, ולא למקורו של האור המגיע לעדשה.

פוטוליתוגרפיה

ציפויים אנטי-רפלקטיביים משמשים לעיתים קרובות בפוטוליתוגרפיה בתעשיית המיקרואלקטרוניקה כדי לסייע בהפחתת עיוותי תמונה הקשורים בהחזרות מפני המצע, למשל מפרוסת הסיליקון. סוגים שונים של ציפויים אנטי-רפלקטיביים מיושמים לפני הפוטורזיסט או מעליו, ומסייעים בהפחתת גלים עומדים, התאבכות משכבות דקות והחזרות כיווניות.

תאים סולאריים

האתגר העיקרי לביצועי תאים סולאריים הוא אובדן אור כתוצאה מהחזרה. לכן מצפים תאים סולאריים בציפוי על שני ממשקים שונים, האחד על התא הרגיש לאור, לצמצום אבדן אור כתוצאה מהחזרות מהמשטח הקדמי שלו והשני מצפה את הזכוכית המגנה על התא הסולארי. ציפויים אלו יהיו לרוב ציפויי התאבכות, מרקם או לכידת אור. יתרון נוסף הוא שציפוי נגד החזרה מאפשר לתאים סולאריים להשתלב, ויזואלית, בסביבה מבלי להוות סיכון, למשל בסינוור של טייסים. תאים סולאריים עובדים בתחום אורכי-גל רחב, של 300 עד 1,200 ננומטר, ולכן משתמשים בציפוי התאבכות בן שתי שכבות משני חומרים שונים, שמסוגל לספק את הביצועים הנדרשים בתחום כזה. חומרים המשמשים לציפוי תאים סולאריים כוללים שכבות בקנה מידה ננומטרי של שילובים של מגנזיום פלואוריד (MgF₂) וסיליקון ניטריד (Si₃N₂), צורן דו-חמצני וטיטניום דו-חמצני או תחמוצת אלומיניום, ושילובים אחרים, בטכנולוגיית תהליכי אפיטקסיה כימית מהאדים. יתרונו של סיליקון ניטריד הוא בזמינותו במקדמי שבירה בין 1.8 ל-3.0, וציפוי שתי שכבות יכול להוריד את ההחזרה מפניו של תא סולארי העשוי סיליקון מערך של מעל 30% לערך של מתחת ל-2%. בתאים סולאריים משתמשים גם בשינוי המרקם של פני השטח של התא, על מנת לשפר את יכולת קליטת האור שלו, טכניקה המשמשת בעיקר עבור תאי סיליקון חד-גבישי.

יעילותו של תא סולארי מחושבת לרוב בזווית פגיעה ניצבת למשטח, אך מצב זה אינו מייצג את הזווית בין התא הסולארי לשמש בכל שעות האור, ולכן גם משתנה זה נלקח בחשבון בתכנון הציפוי כך שיתפקד כרצוי בתחום רחב של זוויות פגיעה.

סיבים אופטיים

לעיתים מצפים רכיבים אופטיים בעלי שטח חתך קטן, כמו קצותיהם של סיבים אופטיים. ציפוי סיבים המצופים בשכבת מגן (jacket) פולימרית מציבים אתגר טכנולוגי בגלל פלט גז בתא הריק בו מתבצע הציפוי, ולכך פותחו תהליכי ניתוז ייעודיים.

מסכים וצגים

על מנת לשפר את חווית השימוש במסכי מגע כמו בטלפונים חכמים, החלו היצרנים לשלב בהם ציפויים נגד החזרה. גם מסכי טלוויזיה מצופים בציפויים דומים במטרה להפחית את השתקפות האורות מהחדר ומהסביבה.

שמשות וחלונות

בשמשות קדמיות של מכוניות, מרבית היצרנים משלבים ציפוי נגד החזרה כדי למנוע את ההחזרה הכפולה בתוך השמשה עצמה, וכן החזרות מפני הזכוכית. פיסות זכוכית המשמשות כחלונות, למשל זכוכית של שעון יד, גם הן מצופות לעיתים בציפוי נגד החזרה כדי לשפר את מראית הפריט, את עמידותו לשריטות ואת חווית השימוש בו. הזכוכית של מרבית השעונים היקרים מצופה בציפוי נגד החזרה גם בצד הפנימי וגם בצד החיצוני שלה.

מכשירים אופטיים

מרבית עדשות הטלסקופים המשמשים למחקר מצופות בציפוי נגד החזרה.

אופטיקה בתת-אדום

חלק מהחומרים האופטיים השקופים לאור תת-אדום הם בעלי מקדם שבירה גבוה במיוחד, ולכן הם מחייבים שימוש בציפוי נגד החזרה. גרמניום למשל הוא בעל מקדם שבירה של 4.1 וללא ציפוי, חלון גרמניום יעביר פחות ממחצית הקרינה הפוגעת בו.

סוגי ציפויים נגד החזרה

התאמת מקדם שבירה

הצורה הפשוטה ביותר של ציפוי אנטי-רפלקטיבי התגלתה על ידי לורד ריילי בשנת 1886. הזכוכית האופטית שהייתה זמינה באותה תקופה נטתה לפתח כתמים על פני השטח עם חלוף הזמן, עקב תגובות כימיות עם הסביבה. ריילי בדק כמה פיסות זכוכית ישנות ומוכתמות מעט, וגילה להפתעתו שהן מעבירות יותר אור מפיסות חדשות ונקיות. ההכתמה החליפה את ממשק האוויר-זכוכית בשני ממשקים: ממשק בין האוויר לכתם וממשק בין הכתם לזכוכית. מכיוון שמקדם השבירה של הכתם מצוי בין מקדמי השבירה של הזכוכית והאוויר, כל אחד מהממשקים הללו מחזיר פחות אור מאשר ממשק האוויר-זכוכית. למעשה, אם מבצעים את החישוב המדויק באמצעות משוואות פרנל, מוצאים כי סך שתי ההחזרות קטן מההחזרה מממשק האוויר-זכוכית ה"עירום".

מימוש נוסף, הקרוי ציפוי לא הומוגני, הוא ציפוי אנטי-רפלקטיבי בעל מקדם שבירה המשתנה כמעט ברציפות (כמו בעדשת GRIN ). גם רעיון זה נשען על עבודתו של לורד ריילי, שחקר ב-1880 את השפעת שינוי הצפיפות על ההחזרה. כיוון שקשה מאוד להתקרב למקדם השבירה של האוויר, השיטה המקובלת היא לשנות את צפיפות האריזה של השכבות, אך טכניקה זו פוגעת בחוזק המכני ולכן בעמידות הציפוי, בפרט בעמידתם של תאים סולריים בתנאי סביבה. בטכניקת GRIN דווח על מקדם שבירה 1.05 באורך גל 632.8 ננומטר, קרוב מאוד לזה של האוויר. בעזרת ציפוי שכזה ניתן לצמצם החזרות בתחום רחב של אורכי גל וזוויות פגיעה, למשל להשיג החזרה ממוצעת (במודל) של 0.1% על פני התחום הספקטרלי שבין 400 ל-800 ננומטר ועל פני טווח זוויות פגיעה של 0 עד 80°, כאשר עוביו הכולל של הציפוי היה 0.8 מיקרון. כיוון שייצור שכבה במקדם שבירה נמוך של 1.05 מעורר קשיים טכניים, הגבלת מקדם השבירה הנמוך ל-1.1 ומימוש ציפוי דו-שכבתי בעובי של 0.325 מיקרון נתנה החזרה מחושבת של 1.32%, באותו תחום ספקטרלי ואותו תחום זוויות פגיעה. מימוש ציפוי זה ומדידת ביצועיו הראה החזרה ממוצעת של 0.88% באותו תחום ספקטרלי רחב, ועל פני תחום זוויות פגיעה של 10° עד 50° (צומצם בגלל מגבלות מכשיר המדידה), זאת לעומת 0.49% שחושב על פי המודל בתחום זה.

ציפויים בולעים

קטגוריה נוספת של ציפויים נגד החזרה נקראת ציפויים בולעים, העשויים שכבה דקה מאוד של כמה עשרות ננומטרים או פחות של חומר בעל בליעה חזקה. ציפויים אלו שימושיים במצבים בהם אין חשיבות להעברה גבוהה דרך המשטח, אך נדרשת החזרה נמוכה. ציפויים כאלו יכולים לייצר החזרה נמוכה מאוד בשימוש במספר שכבות מועט, ולעיתים קרובות ניתן לייצר אותם בזול יותר, או בקנה מידה גדול יותר, מאשר ציפויים סטנדרטיים שאינם בולעים (non-absorbing). לעיתים קרובות ציפויים בולעים משתמשים במאפיינים אופטיים בלתי רגילים המתרחשים בשכבות דקות המיוצרות על ידי ניתוז בריסוס .^{[דרושה הבהרה]} ציפויים אלה יכולים להיות שימושיים ביישומים הדורשים שיפור ניגודיות או כתחליף לזכוכית כהה (לדוגמה, בצג CRT). חומרים המשמשים לציפויים בולעים הם לדוגמה, טיטניום ניטריד וניוביום ניטריד.

ציפויים בעלי מרקם

תכונות אנטי-רפלקטיביות של משטחים בעלי מרקם נחקרו בהרחבה בספרות המקצועית כבר משנות השישים של המאה העשרים. המחקרים בחנו טווח רחב של יחסים בין גודל המרקם לאורך הגל, כולל מקרי קצה של גלים ארוכים וקצרים במיוחד. מטרת מחקרים אלו הייתה לזהות את ממדי המרקם האידיאליים להשגת האפקט האנטי-רפלקטיבי המיטבי. מסתבר כי ניתן להפחית החזרה על ידי הטמעת מרקם כמו פירמידות תלת־ממדיות או חריצים דו־ממדיים ("סורגים") בפני השטח. המרקם מקטין בפועל את מקדם השבירה, ולכן עוזר לתיאום מקדם השבירה. ניתן ליצור ציפוי מרקם מסוג זה באמצעות שיטת Langmuir–Blodgett עם מבנים המרווחים 60 עד 600 ננומטר זה מזה ומכסים באופן אחיד פרוסת סיליקון בקוטר 4 אינץ'.

כדי למזער החזרה, הוצעו פרופילים שונים של פירמידות, כגון פרופילים של משוואה ריבועית, משוואה מהמעלה החמישית או אינטגרל של אקספוננט. בדומה, מתוארים ננו-מוטות מצורן דו-חמצני שיוצרים חומר במקדם שבירה של 1.05. מקדם השבירה תלוי בפרטי המרקם, בפרט ביחס בין אורך המוטות לגובהם, אבל גם לצפיפותם יש השפעה.

אם אורך הגל קטן מגודל המרקם, ניתן להסביר את הפחתת ההחזרה בעזרת קירוב האופטיקה הגאומטרית: קרניים צריכות לעבור החזרות מרובות לפני שהן חוזרות לכיוון המקור. במקרה זה ניתן לחשב את ההחזרות באמצעות ניתוב קרניים. דוגמה לטכניקה כזו היא טכניקת "שלושה מישורים ניצבים" (ראשי תיבות באנגלית: 3PP) בה נגרמות מספר החזרות פנימיות מלאות כיוון שהמישורים מאורגנים כך שזווית הפגיעה בהם גדולה מהזווית הקריטית. טכניקה דומה היא שילוב מרקם במשטח האחורי של התא הסולרי כך שהאור נלכד בתוכו. בשילוב עם מרקם בצורת פירמידות או פירמידות הפוכות של פני המשטח העליון, ביצועי התא יכולים אף לעלות על ביצועי תא מטיפוס 3PP. שילוב מרקם בפני השטח מפחית את ההחזרה מסיליקון חד גבישי בכ־10%, ובסיליקון אמורפי יכולים הפסדי ההחזרה לרדת אף לכדי 1%.

מחקרים רבים נערכו על שימוש בחומר נקבובי, בעיקר בסיליקון נקבובי , בעל נַקְבּוּבִיּוֹת בממד ננומטרי, בגלל יתרונו בשימוש בתאים סולריים. הקשר הפרמטרי בין מקדם השבירה לנַקְבּוּבִיּוּת מוצג במשוואות שונות במחקרים שונים. הנַקְבּוּבִיּוּת, ולכן מקדם השבירה, נשלטים על ידי הרכב התמיסה, קצב הגידול ועובי השכבה.

תמונת של "סיליקון שחור" (שאינו מחזיר קרינה בתחום התת-אדום) כפי שצולמה באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים סורק. המרקם שבתמונה יוצר בתהליך איכול יוני תגובתי (RIE). אורך הקו בקנה המידה המוצג בפינה השמאלית התחתונה של התמונה הוא מיקרון אחד.

כאשר ממדי המרקם קטנים מאורך הגל, השפעתו על מקדם השבירה נובעת מהיעדר גבול מוגדר בין האוויר לחומר. במקום שינוי פתאומי במקדם השבירה (הגורם להחזרת אור חלקית בממשקי אוויר-עדשה), נוצר מעבר הדרגתי המפחית איבודי החזרה – כך שמרבית האור עובר לצד השני של העדשה.

אם אורך הגל גדול מגודל המרקם, המרקם מתנהג כמו שכבה בעלת מקדם שבירה משתנה בהדרגה היוצרת החזרה מופחתת. כדי לחשב החזרה במקרה זה, ניתן להשתמש במודלים המספקים קירוב של תכונה מאקרוסקופית אפקטיבית לתווך מורכב, כמו מודל מקסוול גרנט.

שימוש במרקם מפחית את ההחזרה גם עבור אורכי גל הקרובים לגודל המרקם האופייני. במקרה זה אין קירוב תקף, וניתן לחשב את ההחזרה ישירות על ידי פתרון נומרי של משוואות מקסוול.

ציפויים נגד החזרה בטבע

ישנם דגי מצולות כמו לועיתיים וחכאים, הנחשבים לכהים ביותר על כדור הארץ, מנגנון שעוזר להם כיוון שמנגנון הצייד שלהם הוא פיתיון מואר, וחשוב שתאורת הפיתיון לא תחשוף את הטורף המחובר אליו. דגי המצולות הללו אוחזים בכתר בעלי החיים הכהים ביותר על כדור הארץ יחד עם חלקי גוף של מיני פרפרים, חרקים וציפורים, כולם משתמשים במרקם עדין, בעל מאפיינים שגודלם כאורך הגל הנראה, ללכידת האור ומניעת החזרה.

פני השטח של עיני העש מכוסים בשכבת ננו-מבנה טבעי, המצמצם החזרה בתחום הנראה לרמה של 0.1%. תכונה זו מאפשרת לעש לראות היטב בחושך, ללא השתקפויות העלולות להסגיר את מיקומו לטורפים. המבנה מורכב מבליטות בתבנית של משושים, כל אחת בגובה 200 ננומטר בערך ובמרווחים של 300 ננומטר.^{[דרוש מקור]} מקור אחר מציין בליטות משושות בקוטר 100 ננומטר ובמרווחים של 170 ננומטר. למבנים אלו יש מקדם שבירה המשתנה כמעט ברציפות בין 1.54, מקדם השבירה של הכיטין, לבין 1, מקדם השבירה של האוויר, והם פועלים על פי אפקט ריילי. ציפויים כאלו אפקטיביים בטווח רחב של אורכי גל ואינם רגישים לזווית הפגיעה ולקיטוב האור.

כנף של ציקדה

גם כנפי הציקדה וחרקים נוספים מכוסות במבנים משושים זעירים הפועלים כציפוי נגד החזרה הגורם לכנף להיות כמעט בלתי נראית, לעיתים מתקבלת הפחתת החזרה משמעותית בתחום זוויות פגיעה רחב ולעיתים המרקם אף משמש כציפוי דוחה מים. הבליטות הזעירות שעל כנפי הציקדה נמדדו בקטרים שבין 77 ל-148 ננומטר, במרווחים בין 44 ל-117 ננומטר ובגובה שבין 159 ל-481 ננומטר.

ציפויים אנטי-רפלקטיביים המשתמשים באפקט זה נוצרו גם באופן מלאכותי, כצורה של ביומימיקה. חברת קנון השתמשה בטכניקת עין עש בציפוי שהציגה ב-2008, הנקרא SWC subwavelength structure coating, אשר מפחית משמעותית החזרות פנימיות בעדשות מצלמה על ידי ציפוי בפירמידות זעירות, שיתרונו בכך שאינו רגיש לזווית הפגיעה, כיוון שהוא גורם לשינוי הדרגתי של מקדם השבירה מכ-1 (אוויר) לכ-1.6 (עדשה). מימוש של אותו עיקרון הודגם גם על קוורץ ו-Fused silica וכן בחומרים אחרים בהם השיגו החזרה של 0.5% בתחום ספקטרלי של 400-800 ננומטר.

ניתן ליצר מרקם שכזה גם על משטחים קמורים כמו עדשות. תהליך יצירת המרקם יכול להיעשות באמצעות פלזמה בטמפרטורה נמוכה יחסית, ולכן יכול ליצור מרקם גם על פולימרים הרגישים לחום. כיוון שמבנה כזה אינו עמיד מכנית, מצפים אותו בציפוי מגן ולעיתים גם בציפוי דוחה מים.

שילוב מרקם ו-GRIN

GRIN הוא ציפוי בשכבה של חומר שמקדם השבירה שלו אינו אחיד והוא משתנה בהדרגתיות.

ריבוד של שלוש שכבות של ננו-מוֹטוֹת מ־TiO2 ושתי שכבות של ננו-מוטות מצורן דו-חמצני מעליהן יוצרות ציפוי עם מקדם שבירה אפקטיבי של 2.03 לשכבה התחתונה ו-1.05 לשכבה העליונה. ישנן עדויות כי לא בכל המקרים יש עדיפות לציפוי GRIN על ציפוי ARC רב שכבתי.

התאבכות

עדשת משקפיים לא מצופה (למעלה) לעומת עדשה עם ציפוי אנטי רפלקטיבי. ההשתקפות מהעדשה בעלת הציפוי היא כהה מכיוון שהציפוי עובד טוב יותר באורכי גל מסוימים מאחרים.

ציפוי התאבכות, הנקרא גם ציפוי הומוגני, עשוי חומרים דיאלקטרים ומפחית החזרה על ידי התאבכות הורסת של האור המוחזר מממשקים שונים. ביצועיהם של ציפויי התאבכות דורשים דיוק באורך הדרך האופטית אותה עובר האור בתוך חומר הציפוי ולכן רגישים לשינויים באורך הגל, במקדם השבירה ובזווית הפגיעה.

ציפוי ההתאבכות האנטי-רפלקטיבי הפשוט ביותר מורכב משכבה דקה אחת של חומר שקוף עם מקדם שבירה השווה לשורש הריבועי של מקדם השבירה של המצע. באוויר, ציפוי כזה נותן תאורטית אפס החזרה באור שאורך הגל שלו (בתוך חומר הציפוי) שווה לפי ארבעה מעוביו של הציפוי. ציפוי כזה, הבנוי משכבה בעובי השווה לרבע מאורך הגל, נקרא "שכבת רבע גל". כאשר אורך הגל אינו בדיוק באורך הגל האמור, אפילו בפס רחב סביבו, עדיין מתקבלת החזרה מופחתת אך לא אפסית. נהוג לבחור את עובי השכבה לאיפוס החזרה עבור אורך גל באמצע התחום הנראה, באור ירוק (0.55 מיקרון).

הסוג הנפוץ ביותר של זכוכית אופטית הוא זכוכית קְרוֹן , בעלת מקדם שבירה של כ-1.52. ציפוי חד-שכבתי אופטימלי על זכוכית זו יצטרך להיות עשוי מחומר עם מקדם שבירה של כ-1.23. חומרים מוצקים עם מקדם שבירה כה נמוך אינם בנמצא. החומרים הקרובים ביותר עם תכונות פיזיקליות טובות לציפוי הם מגנזיום פלואוריד, MgF₂, בעל מקדם שבירה 1.38, ופלואורפולימרים, שיכולים להיות בעלי מקדם שבירה נמוך כ-1.4 או אף 1.3 אך הם נוטים להיות פחות שקופים. קשה להשתמש במגנזיום פלואוריד על מצע גמיש בגלל פריכותו. פלואורפולימרים הם גמישים יותר ובטיפול מתאים ניתן להעלות את שקיפותם ולקבל שכבה פולימרית גמישה דקה ושקופה במקדם שבירה של 1.29, שחסרונה הוא בעלות יצור גבוהה, אם כי הוצג גם ציפוי פלואורפולימר שקוף בטכנולוגית יצור זולה יותר (מבוססת iCVD) שמגיע למקדם שבירה של 1.36.

גרף המראה את ביצועיו של ציפוי מגנזיום פלואוריד בעובי רבע-גל, כאשר מקדם השבירה של הציפוי הוא 1.38 ושל הזכוכית 1.57. ציר Y הוא ההחזרה באחוזים, ציר X הוא אורך הגל בננומטר והצבעים השונים מראים את רגישות ההחזרה לזוויות פגיעה שונות. ההחזרה באורך גל של 520 ננומטר ובזווית פגיעה של 0° אינו אפס בגלל שמקדם השבירה של הציפוי אינו מותאם בשלמות לזה של הזכוכית.

ציפוי מגנזיום פלואוריד MgF₂ על זכוכית הוא הפופולרי ביותר כיוון שהוא זול ועמיד (אף על פי שמקדם השבירה גבוה מהרצוי), ובאור נראה ובפגיעה בזווית 0° נותן החזרה של כ-1.3%, שיפור משמעותי לעומת 4% לזכוכית קרון חשופה. כאשר מצפים בטמפרטורה גבוהה, מגנזיום פלוריד הוא ציפוי חזק ועמיד, ומשמש בדרך כלל בשכבה בודדת. בנוסף, ניתן ליישם אותו בקלות על המצע. בגלל ערך מקדם השבירה הגבוה יחסית לאידיאלי, ציפויי MgF₂ מתפקדים טוב יותר על זכוכיות בעלות מקדם שבירה גבוה יותר, במיוחד אלו עם מקדם שבירה קרוב ל-1.9. כאשר הציפויים מתוכננים לאורך גל באמצע התחום הנראה, הם נותנים ביצועי החזרה טובים למדי על כל התחום.

עלותם של ציפוים נגד החזרה היא חלק משמעותי מעלות האופטיקה. ניתן לצמצם עלות זו על ידי שימוש בציפוי חד שכבתי של מגנזיום פלואוריד על כל המשטחים, מה שיאפשר את ציפוין של כל העדשות יחד (בכפוף למגבלות גודל וכמות). ציפוי כזה נותן החזרה של 1.5% לכל ממשק של מקדם שבירה נמוך יחסית, ופחות מ-1% לממשק בעל מקדם שבירה גבוה. במערכת אופטיות מרובות אלמנטים ניתן גם להשתמש בשילובים של ציפויים, כאשר העדשות בעלות מקדמי השבירה הגבוה מצופות בציפוי חד-שכבתי של מגנזיום פלואוריד ואילו העדשות בעלות מקדם השבירה הנמוך מצופות בציפוי רב שכבתי, יקר יותר אך בעל רפלקטיביות נמוכה יותר מזו של ציפוי מגנזיום פלואוריד.

אבץ גופרי גם הוא הוא חומר ציפוי פופולרי, בעיקר לציפויים רחבי סרט (בתחום ספקטרלי רחב) בתת-אדום בתחום 8-12 מיקרון. סיליקון ניטריד הוא חומר ציפוי פופולרי בהיותו מתאים לציפוי רחב סרט של תאים סולריים בתחום של 300 עד 1,200 ננומטר.

למרות האמור לעיל בדבר הקושי למצוא חומרים עם מקדם שבירה נמוך מספיק בחומרים מוצקים, דווח על יצירת שכבות של ננו-חלקיקי סיליקה מזופוריים עם מקדם שבירה נמוך של כ-1.12, שמתפקדים כציפוי נגד החזרה על זכוכית.^{[דרוש מקור][מפני ש...]} דווח גם על שכבות של סיליקה שהפיקו החזרה של 0.2%, בציפוי אינרטי, חסין שחיקה ועמיד.

ציפויי התאבכות רב-שכבתי

ציפויים אמיתיים אינם מגיעים לביצועים מושלמים, אם כי הם מסוגלים להפחית את מקדם ההחזרה של ממשק עד לכדי ערך הנמוך מ-0.1%. הפרמטרים המשמעותיים הם אורך הגל, בפרט במקרה בו מקור האור אינו מונוכרומטי ומקדם השבירה. על פי הנוסחה, $d=\lambda /4=\lambda _{0}/(4n_{1})$, העובי האידיאלי d של כל שכבה מתקבל עבור אורך גל אחד בלבד ($\lambda _{0}/n_{1}$ הוא אורך הגל בחומר). קשיים נוספים במימוש כוללים מציאת חומרים המתאימים לשימוש על זכוכית רגילה, מכיוון שלמעט חומרים שימושיים יש את מקדם השבירה הנדרש ($n\approx 1.23$) שיגרום לשתי הקרניים המוחזרות להיות שוות בדיוק בעוצמתן.

הפחתה נוספת של ההחזרה אפשרית על ידי שימוש בריבוד שכבות ציפוי, שתוכננו כך שההחזרות מהמשטחים השונים יעברו התאבכות הורסת מקסימלית. אחת הדרכים לעשות זאת היא להוסיף שכבה שנייה בעובי רבע גל עם אינדקס גבוה יותר בין השכבה בעלת האינדקס הנמוך למצע. ההחזרה מכל שלושת הממשקים מייצרת התאבכויות הורסות ובכך ממזערת את ההחזרה. טכניקות אחרות משתמשות בשכבות ציפויים בעוביים משתנים. ציפויי התאבכות רב שכבתיים משמשים לציפוי זכוכית אופטית, גבישים ואף אלמנטים אופטיים העשויים פלסטיק.

גרף המראה את ביצועיהם של שלושה ציפויים רב שכבתיים, על גבי זכוכית בעלת מקדם שבירה של 1.51. כל אחד מהציפויים הללו הוא בעל שלוש שכבות. ציר Y הוא ההחזרה באחוזים, ציר X הוא אורך הגל בננומטר. הטבלה מפרטת עובי ומקדם שבירה של כל שכבה בכל אחד מהציפויים.

ציפוי	שכבה א	שכבה ב	שכבה ג
1	λ/4, 1.38	λ/4, 2.1	λ/4, 1.8
2	λ/4, 1.38	λ/2, 2.1	λ/4, 1.7
3	λ/4, 1.38	λ/2, 2.1	3λ/4, 1.7

על ידי שימוש לחליפין בשכבות של חומר בעל מקדם שבירה נמוך כמו סיליקה וחומר בעל מקדם שבירה גבוה יותר, ניתן להשיג החזרה נמוכה עד כדי 0.1% באורך גל יחיד. קיימים ציפויים בעלי רפלקטיביות נמוכה מאוד על פני תחום רחב של אורכי גל, אך הם מורכבים ויקרים יחסית. ניתן לייצר גם ציפויים אופטיים בעלי מאפיינים מיוחדים, כגון החזרה כמעט אפס באורכי גל מרובים, או ביצועים אופטימליים בזוויות פגיעה שאינן 0°.

ב-2025 דווח כי ציפוי התאבכות גמיש בטכנולוגית iCVD המורכב משש שכבות שכולן פולימריות, במקדמי שבירה של 1.36 ו-1.59 לחליפין, נתן החזרה של 1% על גבי עדשה פולימרית, על פני כל התחום הנראה ותוך שמירה על שקיפות גבוהה ויציבות תרמית.

ציפויים נגד החזרה "רחבים" המכסים את כל הספקטרום הנראה (400-700 ננומטר) עם החזרה מרבית של פחות מ-0.5% הם בשימוש נפוץ. אלה מושגים באמצעות שימוש בשתי שכבות או יותר, כאשר כל שכבה עשויה מחומר שנבחר בקפידה כדי לספק את ההתאמה הטובה ביותר של מקדמי השבירה והנפיצה (תלות באורך הגל). בדרך זו, ניתן ליצור ציפוי יעיל המפחית החזרות אור על פני טווח רחב של אורכי גל.

האופי המדויק של הציפוי קובע את גוון האופטיקה המצופה; הציפוי הנפוץ במשקפי ראייה ועדשות צילום נראה לעיתים קרובות מעט כחלחל (מאחר שהוא מחזיר מעט יותר אור כחול מאורכי גל גלויים אחרים), אם כי נעשה שימוש גם בציפויים בעלי גוון ירוק וורוד.

בזווית פגיעה שונה מ-0° (כלומר, קרני אור שאינן מאונכות לפני השטח), יכולות צמצום ההחזרה של האופטיקה המצופה יורדות במידת מה. זווית פגיעה שונה מ-0° גם גורמת בדרך כלל להחזר להשתנות כפונקציה של הקיטוב.

חסימת החזרות על ידי מקטב מעגלי (המורכב בדוגמה זו מלוחית רבע גל וממקטב ליניארי).

מקטב מעגלי

מקטב מעגלי אינו סוג של ציפוי, אך הוא מובא פה למען השלמות, בגלל השימוש בו למניעת החזרה. כדי למנוע החזרות ממשטח, ניתן להשתמש במקטב מעגלי, המורכב ממקטב ליניארי ולוחית רבע גל, למשל כזה המרובד בלמינציה. המקטב מעביר אור בקיטוב ליניארי ולוחית רבע הגל מסובבת אותו בכוון מסוים, לכן ההתקן מעביר אור בכיראליות אחת (כוון סיבוב) של קיטוב מעגלי. האור תמיד מוחזר בכיראליות הפוכה, ולכן לוחית רבע הגל מפיקה אור בקיטוב ניצב, שנבלם על ידי המקטב הליניארי. חסרונה של שיטה זו הוא שאם אור הכניסה אינו מקוטב, ההעברה דרך ההתקן תהייה נמוכה מ-50%.

שיטות יצור

שינוי מרקם הממשק מתבצע בשיטות כימיות או פיזיקליות ובטבע – בשיטות ביולוגיות.

ניתן ליצור מרקם על ידי שימוש בחומרים אורגניים, שאז תהליך הציפוי מתבצע כמו ציפוי בפוטורזיסט ואז איכול כימי או אלקטרוכימי, או הפצצה באמצעות יונים או פלזמה, או במגוון שיטות אחרות. ציפוי בחומרים אנאורגניים מתבצע בתאי שיקוע או תאי הרבדה (deposition chamber) מיוחדים, למשל בטכניקות PVD או CVD .

תהליך הציפוי של עדשה בציפוי שבכות דקות נעשה במעבדה אופטית, בתהליך שיקוע בריק שיכול להתמשך שעות ארוכות. חלק מתהליכי היצור כוללים התזה של הציפוי ואז חימום העדשה לטמפרטורה גבוהה להקשחה והדבקה טובה יותר של השכבות למשטח המצופה. השלב הראשון הוא ניקוי יסודי, כולל ניקוי באמבט אולטרסוני. ציפויים אלו אינם מוגבלים רק לעדשות זכוכית, ניתן לצפות גם עדשות פלסטיות.

מוצרי מדף

ישנם מספר פתרונות מדף לציפוי עצמי של תאים סולריים או משקפי מגן, בציפוי נגד החזרה כמו תרסיסים שניתן לרסס על פלסטיק, מתכת או זכוכית ואף יריעות פלסטיק דביקות.

תאוריה

ישנם שני גורמים נפרדים להתנהגות אופטיות של ציפויים, הנקראים לעיתים קרובות אפקטים של שכבות עבות (התאמת מקדמי שבירה) ואפקטים של שכבות דקות (התאבכות).

אפקטים של שכבות עבות נוצרים בגלל ההבדל במקדם השבירה בין שכבת הציפוי והשכבות הסובבות אותה; במקרה הפשוט ביותר, שלוש השכבות הללו הן האוויר, הציפוי והזכוכית. ביצועיהם של ציפויי שכבות עבות אינם תלויים בעובי הציפוי, כל עוד הציפוי עבה בהרבה מאורך הגל של האור הפוגע.

אפקטים של שכבות דקות מופיעים כאשר עובי הציפוי זהה בערך לרבע או חצי אורך הגל (או מכפלותיהם). במקרה זה, ניתן לגרום להתאבכות הורסת של ההחזרות ולפיכך להפחתת ההחזרות. בנוסף לתלות רבה בעובי השכבה ובאורך הגל של האור, ציפויי שכבות דקות תלויים בזווית שבה האור פוגע במשטח המצופה כיוון שהיא משפיעה על אורך הדרך האופטית בציפוי.

החזרה

בכל פעם שקרן אור עוברת מתווך אופטי אחד למשנהו (לדוגמה, כאשר אור חודר ליריעת זכוכית לאחר התקדמות באוויר), חלק מהאור מוחזר מהממשק בין שני התווכים. ניתן לראות זאת כאשר מסתכלים דרך זכוכית חלון, למשל, בה ניתן לראות השתקפויות (חלשות) מהמשטחים הקדמיים והאחוריים של זכוכית החלון. עוצמת ההשתקפות תלויה ביחס בין מקדמי השבירה של שני התווכים (אוויר וזכוכית), וכן בזווית בין אלומת האור למשטח. את הערך המדויק של ההחזרה (וההעברה) ניתן לחשב באמצעות משוואות פרנל. במקרה הפשוט בו אור פוגש את הממשק בניצב לפני השטח, עוצמת האור המוחזר ניתנת על ידי מקדם ההחזרה, הרפלקטיביות, R:

$R=\left({\frac {n_{0}-n_{S}}{n_{0}+n_{S}}}\right)^{2}$

כאשר $n_{0}$ ו־$n_{S}$ הם מקדמי השבירה של התווך הראשון והשני בהתאמה. ערכי R יכולים להיות בין 0 (ללא החזרה) ל-1 (כל האור מוחזר) ו-R בדרך כלל נקוב באחוזים.

משלים ל־R הוא מקדם ההעברה, T. אם מזניחים את הבליעה והפיזור, אזי ההעברה T תמיד שווה ל־$1-R$. לפיכך, אם אלומת אור בעוצמה $I$ פוגעת במשטח, קרן בעוצמה $R\cdot I$ מוחזרת, וקרן בעוצמה של $T\cdot I=(1-R)\cdot I$ עוברת אל תוך המדיום.

החזרה והעברה בממשק לא מצופה (למעלה) ומצופה (למטה)

בתרחיש הפשוט של אור נראה העובר החזרה אחת במעבר מאוויר (מקדם שבירה $n_{0}\approx 1.0$) לתוך זכוכית סטנדרטית (מקדם שבירה $n_{S}\approx 1.5$), ערכו של R המחושב מהנוסחה שלמעלה הוא 0.04, השווה ל-4%. במצב זה לכל היותר 96% מהאור ($T=1-R=0.96=96\%$) נכנס לזכוכית, ו-4% מוחזר מפני השטח הלא מצופים. כמות האור המוחזר מכונה גם הפסד ההשתקפות.

החזרות פנימיות מרובות

בתרחיש המסובך יותר של החזרות מרובות, כמו בסיטואציה של אור שעובר דרך חלון, האור מוחזר הן כאשר הוא עובר מאוויר לזכוכית והן בצידו השני של החלון כאשר האור עובר מהזכוכית חזרה לאוויר. גודל ההפסד זהה בשני המקרים. בנוסף, אור גם מוחזר ממשטח אחד למשנהו מספר פעמים, מוחזר חלקית ומועבר חלקית בכל פגיעה בממשק. בסך הכול, מקדם ההחזרה המשולב המתקבל מחישוב סכום כל ההחזרות משני צידי הזכוכית הלא מצופה והוא $R_{0}+R_{1}+R_{2}+...=2R_{0}/(1+R_{0})$. עבור זכוכית באוויר, כמו בדוגמה של זכוכית חלון, ערך זה שווה בערך ל-0.077 שהוא 7.7%.

שכבת ריילי

כפי שלורד ריילי גילה, שכבת חומר על פני זכוכית יכולה להפחית את עצמת האור המוחזר ממנה. ניתן להסביר את האפקט הזה על ידי מודל של ציפוי דק יחסית העשוי חומר בעל מקדם שבירה n₁ והמצוי בין האוויר (בעל מקדם שבירה n₀) לבין הזכוכית (בעלת מקדם שבירה המסומן n_S, הסימון s מייצג substrate). במצב זה, קרן האור מוחזרת פעמיים: פעם אחת מהמשטח שבין האוויר לשכבה הדקה, ופעם אחת מהממשק בין הציפוי לזכוכית.

מהמשוואה שלמעלה ובשימוש במקדמי השבירה הידועים, ניתן לחשב רפלקטיביות עבור כל אחד משני הממשקים, המסומנים R₀₁ ו־R_1S בהתאמה.

ההעברה בכל ממשק מחושבת מההחזרה, $T_{01}=1-R_{01}$ ו־$T_{1S}=1-R_{1S}$. ההעברה הכוללת לתוך הזכוכית היא לפיכך$T_{1S}\cdot T_{01}$. כדי למצוא את מקסימום ההעברה מחשבים את הנגזרת לפי מקדם השבירה וניתן להראות כי מקסימום ההעברה מתקבל עבור ערך מסוים אחד של מקדם השבירה האופטימלי של השכבה, n₁, עבורו ההעברה של שני הממשקים שווה. בהיותו הפתרון למקסימום העברה, זהו גם הפתרון למינימום החזרה.

ערך אופטימלי זה ניתן על ידי הממוצע הגאומטרי של שני מקדמי השבירה משני צידי הציפוי:

$n_{1}={\sqrt {n_{0}n_{S}}}$

עבור זכוכית ($n_{S}\approx 1.5$) באוויר ($n_{0}\approx 1.0$), מקדם השבירה האופטימלי הזה עבור הציפוי הוא $n_{1}\approx 1.225$. הפסד ההשתקפות של כל ממשק הוא כ-1.0% (עם הפסד כולל של 2.0%), והעברה הכוללת, $T_{1S}\cdot T_{01}$, בשיעור כ-98%. לכן, ציפוי ביניים בין האוויר לזכוכית יכול להקטין משמעותית את הפסד ההשתקפות.

ניתן לחשוב על השימוש בשכבת ביניים ליצירת ציפוי נגד החזרה באנלוגיה לטכניקת תיאום עכבות של אותות חשמליים או אקוסטיים. שיטה דומה משמשת במחקר סיבים אופטיים, כאשר נעשה שימוש בשמן בעל מקדם שבירה מתאים כדי לבטל באופן זמני את ההחזרה הפנימית המלאה, כך שאור יכול לזלוג לתוך הסיב או ממנו החוצה.

ניתן גם להרחיב את הפתרון משכבת ביניים אחת למספר שכבות של חומר, תוך מיזוג הדרגתי של מקדם השבירה של כל שכבה בין מקדם השבירה של האוויר למקדם השבירה של המצע (פתרון דמוי GRIN).

ציפוי התאבכות – ציפוי דק

ציפויים מקובלים נגד החזרה, מסתמכים על שכבת ביניים לא רק להפחתה ישירה של מקדם ההשתקפות, אלא גם משתמשים באפקט ההתאבכות בשכבות דקות. נניח שעובי השכבה d נשלט בצורה מדויקת, כך שהוא בדיוק רבע מאורך הגל של האור בשכבה ($d=\lambda /4=\lambda _{0}/(4n_{1})$, כאשר $\lambda _{0}$ הוא אורך הגל בריק). השכבה נקראת אז ציפוי רבע גל. עבור סוג זה של ציפוי, קרן I הפוגעת בניצב למשטח, כשהיא מוחזרת מהממשק השני, תעבור דרך ארוכה בדיוק בחצי מאורך הגל שלה מאשר הקרן המוחזרת מהמשטח הראשון, מה שיוביל להתאבכות הורסת. זה נכון גם לשכבות ציפוי עבות יותר בעובי השווה למספר אי זוגי של רבעי-גל (3λ/4, 5λ/4 וכו'), אולם הביצועים האנטי-רפלקטיביים גרועים יותר במקרה זה בגלל התלות החזקה יותר של ההחזר באורך הגל ובזווית הפגיעה.

התאבכות בציפוי נגד החזרה בעובי רבע גל

אם עוצמת שתי הקרניים המוחזרות, R₁ ו־R_2, שווה בדיוק, הן יבטלו זו את זו בהתאבכות הורסת, מכיוון שהן בדיוק מנוגדות מופע. לכן, אין כלל החזרה מהמשטח, וכל האנרגיה של האלומה חייבת להיות בקרן העוברת, T. כדי להקל על חישוב ההחזרות ממספר רב של שכבות דקות כאלו ניתן להשתמש בשיטת העברת מטריצות, (טרנספר-מטריקס), שהיא השיטה המקובלת בתחום תאים סולריים. האופטימיזציה כדי לקבל סכום מינימלי (למזעור ההחזרה) של כל ההחזרות מהשכבות השונות מתבצעת על העובי ומקדם השבירה של כל אחת מהשכבות.

מקרה פרטי של ציפוי רב שכבתי הוא ציפוי שתי שכבות. תכנון בו שתי השכבות הן באותו עובי אופטי של רבע אורך גל עם שני מקדמי שבירה $n_{1}$, $n_{2}$ לשתי שכבות הציפוי צריך לקיים $n_{1}\cdot n_{2}=n_{0}\cdot n_{S}$. לרפלקטיביות של ציפוי כזה יש שתי נקודות מינימום ובניהן מקסימום מקומי חלש, ובגלל צורה כללית זו הוא נקרא ציפוי-V. ציפוי זה נחשב מושלם לאפליקציות ליזר בהן נדרשת החזרה נמוכה באורך גל בודד, שבפועל רחבו כ-10 ננומטר, וכן נדרשת עמידות טובה בנזקי קרינה .

היסטוריה

כפי שהוזכר לעיל, "ציפויים" טבעיים מתואמי מקדם שבירה התגלו על ידי לורד ריילי ב-1886. הציפוי הראשון יוצר על ידי פראונהופר ב-1817. הרולד דניס טיילור מחברת קוק פיתח שיטה כימית לייצור ציפויים כאלה בשנת 1904.

ציפויים מבוססי התאבכות הומצאו ופותחו בשנת 1935 על ידי אלכסנדר סמקולה , שעבד בחברת האופטיקה הגרמנית צייס, ושיפרו את העברת האור במשקפת שדה אל מעל 80%. ציפויים אלה נשמרו כסוד צבאי גרמני במשך מספר שנים, עד שפטנט שנרשם בארצות הברית על ידי ארתור פרנסיס טרנר והולי קארטרייט גרם לגרמנים לחשוף את הפיתוח של סמקולה ב-1940, במהלך מלחמת העולם השנייה. בסוף שנות ה-30 פיתחו הפיזיקאית קטרין בר בלודג'ט והכימאי אירווינג לאנגמיור ציפויים אורגניים נגד החזרה הידועים כשכבת לאנגמיור–בלודג'ט .

במקביל לעבודתו של סמקולה, גילה ג'והן סטרונג האמריקאי שציפויים דיאלקטרים יכולים להחליף את שכבות ריילי ששימשו לשיפור ההעברה של אלמנטים מזכוכית, ופרסם זאת ב-1936. כבר ב-1940 פרסמו מדענים אמריקאים את התקדמותם בציפויים מרובי שכבות לעדשות מצלמה ולתעשיית הסרטים.

למרות זאת, המדינות הלוחמות במלחמת העולם השנייה התייחסו לציפויי התאבכות למניעת החזרה לשימושים צבאיים, כולל משקפות, פריסקופים, מדי טווח וכוונות נשק טלסקופיות כסוד צבאי. הציפוי הפופולרי היה מגנזיום פלואוריד ועד סוף המלחמה פותחו טכניקות ציפוי שכללו חימום של האלמנטים האופטיים תוך כדי הציפוי בתא הריק.

ב-1949, יצרה חברת צייס עדשות מצלמה עם ציפוי נגד החזרה על כל מממשקי הזכוכית-אוויר שבה.

ב-1960 נחקרה ויוצרה לראשונה שכבה דקה של חומר עם מקדם שבירה משתנה – GRIN. בשנות השבעים של המאה ה-20 היו בשימוש ציפויי התאבכות בני שש שכבות. בשנת 1990 שיפרה חברת צייס את הציפוי והצליחה לייצר משקפת שדה שהשיגה העברת אור של למעלה מ-90%.

ציפויים נגד החזרה מבוססי מרקם יוצרו לראשונה בשנות האלפיים, למרות שנחקרו כבר משנות השישים של המאה העשרים.

ראו גם

• מסנן התאבכות
• אור תועה, אותו ציפוי נגד החזרה עוזר להפחית
• ניקוי אופטיקה מדויקת
• הד – החזרה אקוסטית
• חמקנות – התמודדות צבאית עם החזרת מכ"ם, צליל ואור

קישורים חיצוניים

שגיאות פרמטריות בתבנית:ויקישיתוף בשורה
פרמטרי חובה [ שם ] חסרים

מדיה וקבצים בנושא ציפוי נגד החזרה בוויקישיתוף

• מחשבון מספרי מבוסס דפדפן לחישוב החזרה מציפוי בעל שכבה אחת
• מאמר סקירה על סוגיי ציפויים נגד החזרה ועל שיטות ייצור (2011, באנגלית)
• מאמר סקירה על סוגי ציפויים, ועל שיטות ייצורם, מלווה בתמונות רבות, מנקודת מבט של חברת המתמחה במשקפי מגן (באנגלית)
• מאמר סקירה על סוגי ציפויים מנקודת מבט ביולוגית, כולל שיטות יצור למרקם מפחית החזרה
• סרטון קצר המדגים מדוע ציפוי נגד החזרה חשוב לביצועי עדשות (באנגלית).
• סרטון מנקודת מבטו של אופטומטריסט, שנוגע בקצרה בדרך הפעולה של ציפוי התאבכות (באנגלית).
• האפילה העמוקה ביותר (The Darkest Dark) – פודקאסט באנגלית (Radiolab), על "ציפוי נגד החזרה" בדגי מעמקים וביצורים אחרים

הערות שוליים

הערך באדיבות ויקיפדיה העברית, קרדיט,
רשימת התורמים
רישיון cc-by-sa 3.0

ציפוי נגד החזרה41156114