広帯域フレネル反射除去のための低屈折率光学薄膜材料

1880年レイリー卿は、地球の大気を通過する光を研究することによって、屈折率を段階的に変化させた多層膜が広帯域反射防止特性を示すことを数学的に証明した。広帯域反射防止特性を求めて、特に空気を周囲媒体とするさまざまな屈折率プロファイルを持つグレーデッドインデックス・コーティングが検討されてきた。しかし、空気の屈折率に非常に近い超低屈折率光学材料が得られないため、そのような広帯域反射防止コーティングは実現できなかった。今回我々は、斜め蒸着によるTiO2-SiO2グレーデッドインデックス膜の作製について報告し、幅広い波長にわたってAlN-空気界面からフレネル反射を実質的に除去することによって、反射防止コーティングの可能性を初めて示す。TiO2ナノロッド層とSiO2ナノロッド層の屈折率を調節し、SiO2ナノロッド層で最小のn=1.05にすることによって、このフレネル反射除去が実現された。この屈折率は、これまで報告された中で最も低い値である。