抗反射涂層（AR涂層）是一種應(yīng)用于光學(xué)表面的介電薄膜涂層，以減少特定波長范圍內(nèi)的光線在該表面由于菲涅爾反射而產(chǎn)生的反射率（通常也稱為反射率）。此類涂層的應(yīng)用示例包括眼鏡、光學(xué)系統(tǒng)，如照相機(jī)物鏡、光學(xué)窗口、顯示器和光伏電池。在大多數(shù)情況下，基本工作原理是來自不同光學(xué)界面的反射波通過相消干涉在很大程度上相互抵消。

值得注意的是：還有防眩光表面，它們以完全不同的方式抑制反射，是通過微觀粗糙表面的漫散射來實現(xiàn)的。此類表面適用于某些顯示器和觀察端口，但通常不適用于激光應(yīng)用，并且應(yīng)與防反射表面仔細(xì)區(qū)分。

單層抗反射涂層

在最簡單的情況下，設(shè)計用于垂直（法向）入射的防反射薄膜涂層的厚度為單波長的四分之一，該材料的折射率接近兩個相鄰介質(zhì)折射率的幾何平均值。在這種情況下，兩個界面上會出現(xiàn)兩個大小相等方向反射的波，通過相消干涉實現(xiàn)相互抵消。

這種方法的局限性有兩個方面：

• 并非總能找到具有合適折射率的涂層材料，特別是在基質(zhì)材料具有相對較低的折射率的情況下（例如塑料光學(xué)器件）。
• 單層涂層僅在有限的帶寬（波長范圍）和有限的角度范圍內(nèi)起作用。

多層涂層

如果找不到適合單層鍍膜的介質(zhì)，或者需要對非常寬的波長范圍（或同時針對不同的波長范圍，或不同的入射角）具有抗反射特性，則可以使用更復(fù)雜的設(shè)計，通常須要使用數(shù)值技術(shù)，在合適的薄膜設(shè)計軟件中實現(xiàn)。這種多層設(shè)計的一般是在低殘余反射率和大帶寬之間進(jìn)行權(quán)衡。所謂的V涂層僅在窄帶寬（10nm量級）內(nèi)具有高性能，而寬帶涂層在寬波長范圍內(nèi)提供中等性能。

除了這些特性外，對增加誤差容限也值得關(guān)注：有復(fù)雜的涂層設(shè)計，只有非常精確的制造才能達(dá)到高性能。因此，增加誤差容限是設(shè)計中需要考慮的一個重要方面。多層增透膜常用于光學(xué)玻璃和晶體，但也可用于塑料光學(xué)。

設(shè)計方法

對于具有非常少的薄膜層的簡單類型的抗反射涂層，存在分析設(shè)計規(guī)則。對于更復(fù)雜的設(shè)計，可以使用數(shù)值優(yōu)化算法。由此產(chǎn)生的設(shè)計通常不容易理解，因為抗反射特性是由來自各種界面的反射的復(fù)雜干涉引起的。

梯度指數(shù)涂層

梯度折射率涂層（或漸變折射率涂層）實現(xiàn)了更多的可行性，其中層材料的成分逐漸變化。在最簡單的情況下，兩種光學(xué)材料之間在幾個波長的長度范圍內(nèi)的平滑指數(shù)過渡可以在很寬的光譜和角度范圍內(nèi)相當(dāng)好地抑制反射。然而，對于靠近空氣的表面來說，這是很難實現(xiàn)的，因為所有固體材料的折射率都與空氣的折射率明顯不同。一個解決方案是使用亞波長金字塔結(jié)構(gòu)或類似形式的納米光學(xué)器件。這種結(jié)構(gòu)（可以稱為光子超材料）通過在平行于表面的平面上平滑減少固體材料的數(shù)量，模擬折射率平滑過渡到1。然而，也有一些沒有納米光學(xué)的解決方案，特別是將梯度指數(shù)層整合到多層涂層中。將在寬角度范圍內(nèi)具有良好的寬帶抗反射特性，而無需使用具有非常小的折射率的材料。

具有強(qiáng)吸收層的涂層

一種不尋常的抗反射涂層是由一層非常薄的強(qiáng)吸收材料組成的。厚度可能只有幾十納米，即遠(yuǎn)小于無損AR涂層通常所需的厚度。因為這種介質(zhì)的傳播常數(shù)的強(qiáng)虛部會導(dǎo)致明顯的相變。入射光在很大程度上被這種結(jié)構(gòu)吸收，而不會是透射。由于亞波長結(jié)構(gòu)的組合，這種抗反射結(jié)構(gòu)被稱為光子超材料。

增透膜的應(yīng)用

抗反射涂層通常用于光學(xué)元件，以減少光學(xué)損失，有時還減少反射光束的有害影響。在大多數(shù)情況下，增透膜用于面積至少為幾平方毫米的光學(xué)界面。然而，也可以在光纖端部制造這種涂層，所周知，離子束濺射可以實現(xiàn)相對較高的損傷閾值。

損傷閾值

除了反射特性外，抗反射涂層的光學(xué)損傷閾值也很重要，例如用Q開關(guān)激光器的組件中。根據(jù)材料組合，增透膜的損傷閾值可以高于或低于基材。即使對于給定的涂層材料，損傷閾值也會因制造技術(shù)的不同而有很大差異。已知離子束濺射允許相對高的損傷閾值。