离子束溅射在光学涂层的研究和工业中是得到公认的。离子束溅射典型的应用是精密光学涂层镀膜，如滤波器、反射镜和分束器。光学多层堆叠受益于衬底表面上溅射颗粒的高迁移率，并因此受益于层的良好机械特性。离子束溅射的原理是通过高能离子的轰击靶材料（见图1）。离子能量的控制允许以埃精度去除材料。与磁控溅射相比，10-4 mbar的低基础工艺压力和低于100°C的温度可产生低污染和高质量的膜层。与磁控溅射或热蒸发镀膜相比，基板上入射材料的更高能量（迁移率）进一步提高了膜层质量。因此，离子束沉积膜层材料的密度通常也更大。这些薄膜特性使离子束溅射成为高质量光学涂层的首选沉积方法。

如果离子束沉积过程中加入另外的第二套离子束源支撑，则可以进一步调节膜性质。基板表面的额外离子束轰击可用于基板预清洁过程，以特别去除有机污染物。此外，二次离子束源可用于反应溅射，用于生长膜的进一步致密化或表面平滑/结构化。

对于可见光和近红外波长区域的涂层，通常使用氧化物，因为它们在该范围内的吸收可以忽略不计。此外，氧化物在空气中是稳定的，它们具有相对较大的硬度，同时有许多广为人知的代表性产品。最重要的代表是SiO2、Ta2O5、TiO2、HfO2、ZrO2和Al2O3。氧化物薄膜可以在scia Systems沉积系统中反应沉积，通过在氧气中对元素靶进行离子溅射，或者通过对氧化物靶进行直接溅射。

对于复杂的光学涂层，必须将折射率显著不同的至少两种不同的氧化物结合在一起。因此，单个氧化物层的性质并且必须被精确地控制。除了精确色散（波长上的折射率）外，化学计量的控制也是非常重要的。与所需氧化物的标称化学计量的偏差将导致吸收增加，化学计量的控制在例如激光光学的情况下是非常关键的。反应离子束溅射的两个参数取决于进入腔室的氧气流量。图2和图3显示了Ta2O5的化学计量和折射率随氧气流量的变化。

用scia Coat 200沉积的一些氧化物的分散情况如图4所示。选择哪种氧化物用于特定的多层设计取决于光学组件所需的波长、经济因素和应用类型（例如，高功率激光应用需要HfO2这样的大带隙材料）。

图5-7显示了具有规定性能的电介质多层涂层的两个示例。首先，使用Ta2O5和SiO2的31个单独层，在四分之一波设计中沉积高反射镜涂层。这导致对于630nm的波长，反射率大于99.9%（见图5）。使用原子力显微镜（AFM）测量Si衬底上的层堆叠的粗糙度，并获得0.2nm的值。这略大于未镀膜的Si衬底的0.15nm的初始值。此外，SEM横截面图像显示了具有尖锐界面的均匀层（见图6）。第二个例子是TGG衬底上的由Ta2O5和SiO2组成的3层抗反射涂层，根据相应的典型激光线，该涂层对于633nm和1064nm应该是透明的。如图7所示，在1064nm处的透射率＜0.01%。