光通信およびデータコムで使用されるARコーティングガラスの故障は少数のパターンに収束する傾向があり、各パターンには特有の兆候がある。本稿では、一般的な故障モード、推測ではなく測定によってそれらを見分ける方法、および根本原因を実際に排除する工程や設計の変更を順に解説する。
光通信およびデータコムにおけるAR反射防止ガラス
光通信およびデータコムにおいて、それは品質に対する一般的な好みではなく、特定の要件セットに翻訳される。電気通信光学は電気通信公差で指定される：数分の1 nmドリフトするフィルタはチャネルを帯域外へ移動させ得、20年間の連続稼働で劣化するコンポーネントは保証問題である。環境安定性、熱係数制御、および生産ロット間の一貫性は、主要性能以上に重要である。
検査と測定
主要な測定は、指定帯域全体の分光反射率および透過率であり、理想的には有効口径全体のいくつかの点で行われ、平均性能と同様に厚み均一性も検証される。ヘイズはヘイズメータで測定され、ほとんどの仕様が認める以上に重要である：優れた反射率と1%のヘイズをもつコーティングは、ヘイズがほぼあらゆる視野角で可視であるため、ユーザーによって却下される。耐久性は、摩耗、テープ密着、および湿度試験によって検証され、しばしばMIL-C-48497または同等の顧客規格に対して行われる。光通信およびデータコムにおいて、元を取る入荷検査は、定義された光源下での単純な反射色確認であり、再加工不可能なアセンブリにガラスが接合される前に色かぶりを捕捉する。
コーティングと成膜の検討事項
ARスタックは、帯域全体で反射率曲線を平坦にするために、4層、6層以上に成膜される、低屈折率シリカとより高い屈折率の酸化物（ニオブ、タンタル、またはチタン酸化物）の交互積層から構成される。より広い帯域とより低い反射率の両方にはより多い層が必要であり、各層が干渉バランスに寄与するため、より多い層はより厳しいプロセス制御を意味する。イオンアシスト成膜は耐久性のために好まれる：得られる膜は緻密であるため、湿気に耐え、摩耗に耐え、湿度が変化しても色がシフトしない。撥水性および撥油性の最外層はタッチ面によく追加され、導電性または帯電防止層はホコリの保持が問題となる場所で役立つ。光通信およびデータコムについては、成膜プロセスは、コーティングを両面に1回で適用できるか、2回のパスが必要かも決定する。
コストを下げる設計ルール
何をコーティングするかを決めることは、どのようにするかを決めることと同様に重要である。可能な限り両面をコーティングする。なぜなら第2面は通常、第1面と同じだけの反射光を寄与するからである。帯域は習慣ではなく光源から選ぶ：850 nmの照明も通すセンサ窓の可視専用コーティングは、その照明をシステム内へ反射する。接着剤やガスケット用に、有効口径の周囲に0.5〜1 mmの明確なマージンを残し、取扱いがコーティング面に触れないよう面取りを指定する。ディスプレイが積層される場合、光学接着剤の屈折率がコーティング設計と一致することを確認する。なぜなら不一致は内部界面で反射を再び導入するからである。光通信およびデータコムにおいて、これらの詳細こそが、見えなく見える部品と、単にうまく測定されるだけの部品を分けるものである。
一般的な故障モードとその発生形態
ARコーティングは4つの判別可能な方法で故障する。摩耗は最外層を除去し、斜めの光でのみ可視のわずかなヘイズを生じる。剥離は、通常湿度暴露後に、最初にエッジと有効口径に現れ、不十分な密着準備または互換性のない洗浄化学組成を示唆する。湿度下の色シフトは、イオンアシストなしで成膜された多孔質コーティングを示している。エッジ腐食は、積層またはバスバー装備部品でより一般的であり、露出したエッジで始まり内側へ忍び込む。光通信およびデータコムにおいて、実用的な対応は故障箇所を検査することである：エッジ由来の欠陥はほぼ常に組立または洗浄の問題であり、有効口径全体の均一な変化はコーティングプロセスの問題である。
光通信およびデータコムに特有の要件
光通信およびデータコムにおいて、それは品質に対する一般的な好みではなく、特定の要件セットに翻訳される。電気通信光学は電気通信公差で指定される：数分の1 nmドリフトするフィルタはチャネルを帯域外へ移動させ得、20年間の連続稼働で劣化するコンポーネントは保証問題である。環境安定性、熱係数制御、および生産ロット間の一貫性は、主要性能以上に重要である。
- 温度および湿度にわたる波長安定性
- 厳しい公差制御をもつ超低挿入損失
- 生産ロット間の一貫性
- 20年耐用寿命の文書
Telcordia方式の信頼性期待、ISO 10110図面、およびモジュールメーカー向けの完全な材料宣言。
選定データ一覧
| パラメータ | 標準値 | 備考 |
|---|---|---|
| 面あたり反射率 | R ≤ 0.5 %平均、R ≤ 0.2 %達成可能 | 420 - 680 nm |
| 透過向上 | 片面最大99 %、両面で> 99 % | コーティングなしB270の92 %に対して |
| 帯域オプション | 400-700、400-1100、900-1700 nm、デュアルバンド | 広帯域またはチューニング |
| 基板 | B270、超透明、ホウケイ酸ガラス、石英、アクリル | 0.5 - 12 mm |
| ヘイズ | ≤ 0.3 %、通常≤ 0.1 % | ヘイズメータ |
| 耐摩耗性 | 鉛筆硬度9H、スチールウール0000合格 | 硬質酸化物スタック |
| 密着性 | テープ試験4B以上 | クロスハッチ |
| 環境 | 85/85湿度、塩水噴霧、UV安定 | 屋外グレードあり |
| コーティングパターン | 全面、有効口径のみ、またはマスク | マージン0.5 - 1 mmが標準 |
よくある質問
片面か両面か、どちらをコーティングすべきですか？
予算が許す限り両面である。未コーティングの裏面は通常、前面のコーティングが除去するのと同じだけの光を反射するため、それをむき出しにすると利益の大部分を放棄し、しばしば可視のゴーストを導入する。
タッチスクリーンのコーティングの耐久性はどの程度ですか？
硬質酸化物スタックは9H鉛筆試験と0000スチールウール摩耗に合格し、指紋耐性のために最外層を追加できる。日々の指紋油暴露下での耐久性は、通常、コーティングではなく洗浄方法によって制限される。
熱処理または強化ガラスをコーティングできますか？
はい、しかし強化サイクルがほとんどの薄膜スタックを損傷するため、コーティングは強化後に適用されなければならない。コーティングされた部品をその後強化しなければならない場合、コーティング設計は熱安定性用に選択されなければならない。