光学薄膜の基礎と応用および効果的な活用法

本講座では、光学薄膜を正しく理解し、活用するために必要な基礎知識について広く解説します。 　光学薄膜は光の干渉を利用して光を操作します。この光学薄膜を活用するには、光の干渉に関わる物理的なイメージをシンプルに捉え、「何が出来るのか」を知る必要があります。本講座では、基本的な物理的イメージを土台としながら事象をシンプルに説明したうえで、技術の活用事例まで解説していきます。 　解説は、光学薄膜にこれから関わろうとする方から、関わって間もない (1〜3年程度) の方、ユーザーとして利用しようとする方にも判るように、出来るだけ判り易い形で (アニメーションなども使いながら) 進めます。これらは既に光学薄膜の開発技術者、製造技術者として活躍される方にとっても、光学薄膜の基礎知識を体系的に整理するために役立つものと思います。 　各項の説明に併せて、正しく理解するために必要な各種のキーワード (波長、位相、偏光、メリット関数、平均自由工程、など) やノウハウ的な事柄 (材料の選び方、屈折率データの取得方法、光学薄膜設計ソフトウェア、など) についても補足を加えます。

1. イントロダクション
   1. 構造色
   2. 薄膜干渉
   3. なぜ色づくか?
2. これだけはどうしても外せない! きほんの「き」
   1. 光学薄膜の構造
   2. 光学薄膜の設計パラメータ
   3. まずは屈折率を理解する
   4. 屈折率は材料で決まる?
   5. 光学膜厚
   6. 屈折率の波長依存性
   7. 光学膜厚の波長依存性
   8. 膜構成の表現方法
3. 反射防止膜
   1. 光学薄膜の始まり
   2. 反射防止膜の働き
   3. 光学薄膜のキホン=単層反射防止膜
   4. 物質界面での反射と位相の変化
   5. 単層反射防止膜から干渉の効果を知る
   6. 多層反射防止膜 (マルチコート)
   7. 反射防止膜の必要性
4. さまざまな光学薄膜
   1. 光学機器における光学薄膜の役割
   2. 光学薄膜の種類
   3. 単層反射増加膜
   4. QWOTスタック
   5. QWOTスタックの特性
   6. QWOTスタックの重ね合わせ
   7. 多層膜高反射ミラー
   8. カットフィルター
      • ロングパス
      • ショートパス
   9. 赤外カットフィルター
   10. バンドパスフィルター
   11. 設計修正 (最適化) の方法
   12. ダイクロイックミラー
   13. 偏光ビームスプリッター
   14. ハーフミラー
   15. 金属ミラー
   16. NDフィルター
5. 成膜手法、製造装置の概要と膜質・膜厚のコントロール
   1. 光学薄膜の特性を決める要素
   2. 薄膜作成の概念
   3. 真空
   4. 真空の形成機構と動作
   5. 代表的な製造方法
   6. 成膜装置が有する機構
   7. 膜質に影響する要素 (真空蒸着を例にとって)
   8. 事例:アルミミラーコート
   9. 誘電体の膜質
   10. 膜質の安定化
   11. 場所による膜質の違い
   12. 膜厚のコントロール
   13. 膜厚監視の方式
   14. 光学式膜厚監視
   15. 膜厚に影響する因子
6. 光学特性の評価方法
   1. 各種の分光測定器
   2. 分光光度計の基本構成
   3. 使用および管理上の注意点
   4. 測定手順
   5. 分光器の仕組みと種類
   6. 付属機器の利用 (角度測定)
7. 光学薄膜の応用事例と効果的な活用法
   1. さまざまな光学薄膜
   2. 反射防止膜
   3. 光学薄膜の種類と用途 (IRカットフィルター)
   4. 光学薄膜の種類と用途 (プロジェクター)
   5. 光学薄膜の種類と用途 (顕微鏡)
   6. 光学薄膜の種類と用途 (光通信の大容量化)
   7. 光学薄膜の種類と用途 (機能薄膜)
   8. 光学薄膜に求められる特性
   9. 膜応力
   10. 外観の確保
   11. 光学系への理解
8. まとめ