Градиентные интерференционные системы

Губанова, Людмила Александровна

Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы

автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.07, диссертация на тему:Градиентные интерференционные системы

доктора технических наук: Губанова, Людмила Александровна
город: Санкт-Петербург
год: 2008
специальность ВАК РФ: 05.11.07

Диссертация по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам на тему «Градиентные интерференционные системы»

Автореферат диссертации по теме "Градиентные интерференционные системы"

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский Государственный университет информационных технологий, механики и оптики

На правах рукописи

ГУБАНОВА Людмила Александровна

Градиентные интерференционные системы

Специальность 05 11 07 — Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы

Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук

□аз 166636

Санкт-Петербург 2008

003166636

Работа выполнена в Санкт-Петербургском Государственном университете информационных технологий, механики и оптики

Научный консультант: доктор технический наук, профессор

Путилин Эдуард Степанович Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

Евгений Николаевич Котликов доктор технический наук, профессор Дёмин Анатолий Владимирович доктор технический наук, профессор Сокольский Михаил Наумович

Ведущая организация: ФГУП НТК ГОИ им С И Вавилова

Защита состоится "22" апреля 2008 года в 15.30 часов

на заседании специализированного совета Д212 227 01 при Санкт-Петербургском Государственном университете информационных технологий, механики и оптики по адресу 190031, г. Санкт-Петербург, переулок Гривцова, д 14

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики

Автореферат разослан "22" марта 2008 г

Ученый секретарь

специализированного совета Д21222701 Кандидат технических наук, доцент

Красавцев В М

Общая характеристика работы. Актуальность работы:

Градиентные многослойные диэлектрические лазерные зеркала являются одним из наиболее удобных и простых средств управления пространственным профилем лазерного излучения и могут быть использованы в лазерных системах различного назначения Для решения прикладных задач, связанных с обеспечением заданного распределения поля на выходе лазера, используют градиентные зеркала с переменным ио радиусу коэффициентом отражения, а также так называемые градиентные фазовые корректоры, размещенные внутри резонатора В настоящее время внутрирезонаторные градиентные фазовые корректоры применяют, в том числе, и для компенсации линейных и нелинейных фазовых искажений лазерных мод, возникающих в процессе генерации лазера Однако, в литературе значительно менее детально обсуждаются факторы, связанные с влиянием погрешностей экспериментальной реализации градиентных многослойных оптических покрытий вакуумным испарением на точность распределения коэффициента отражения и распределения толщины градиентных пленкообразующих слоев по поверхности оптического компонента Дополнительного рассмотрения требует также задача математического моделирования процессов, протекающих в камерах вакуумных установок при изготовлении градиентных многослойных оптических компонентов

При создании устройств волоконно-оптической связи основной проблемой является разделение каналов связи Для разделения каналов связи используется спектральное разделение опорного лазерного или светодиодного излучения. Спектральная ширина используемого излучения составляет от нескольких до десятков нанометров Для выделения из него, например, пятидесяти каналов необходимо выделить спектральный интервал шириной от нескольких- десятых до одного нанометра. В настоящее время для этого используются узкополосные диэлектрические светофильтры с соответствующей полушириной Основным недостатком таких светофильтров является их нестабильность в процессе эксплуатации,

что приводит к периодическому или постоянному ухудшению светопропускания волоконно-оптических систем

При широкозоналыюм спектральном исследовании поверхности Земли, необходимом при проведении сельскохозяйственных работ, геологических изысканий, прогнозировании чрезвычайных ситуаций техногенного и природного характера в качестве необходимого устройства используются элементы, позволяющие получить спектральное разложение отраженного светового сигнала В качестве таких элементов используется сканирующие спектрофотометры Эти спектрофотометры могут использовать механические, электрооптические и иные способы разложения излучения в спектр Однако, наиболее перспективным при создании устройств разделения каналов связи является использование клиновых фильтров, использование же клиновых фильтров совместно с ПЗС матрицей, регистрирующей излучение соответствующего спектрального диапазона позволит создать малогабаритные спектрофотометры Все вышеперечисленное и определяет актуальность работы

Целью данной работы является разработка и исследование методов формирования тонких интерференционных слоев с заданным распределением коэффициента отражения (пропускания) по поверхности оптического элемента, позволяющие формировать энергетические и фазовые характеристики отраженного и прошедшего излучения

Достижение указанной цели невозможно без решения следующих

задач

разработки методов создания градиентных слоев путем испарения пленкообразующего вещества в вакууме с использованием диафрагм различной формы,

определения факторов, влияющих на распределение толщины формируемого покрытия,

определения параметров, влияющих на характер распределения

коэффициента отражения по поверхности оптического элемента,

анализа влияния структуры многослойной диэлектрической системы на характер распределения энергетических и фазовых характеристик градиентного покрытия по поверхности оптического элемента,

анализа параметров, определяющих форму отраженного от градиентного покрытия волнового фронта,

синтеза условий получения градиентных покрытий с заданными свойствами методом термического испарения пленкообразующих веществ в вакууме

Объект исследования Многослойные диэлектрические и

металлодиэлектрические системы, формирующие энергетические и фазовые характеристики отражённого и прошедшего светового излучения

Предмет исследования! Процессы формирования многослойных диэлектрических и металлодиэлектрических градиентных систем, создающих отраженное и (или) прошедшее излучение с заданными характеристиками

Методы исследования: Для решения поставленной задачи были использованы основные положения теоретических моделей, описывающих энергетические и фазовые характеристики многослойных систем, образованных слоями из поглощающих и непоглощающих материалов, эмиссионные характеристики испарителей, влияние формы приемной поверхности и формы диафрагмы на характер распределения толщины слоя по поверхности оптической детали Для создания градиентных слоев с заданным распределением толщины или коэффициента отражения по поверхности оптической детали была разработана программа синтеза, позволяющая определить условия изготовления градиентного покрытия с использованием данного вида диафрагм

Научная новизна работы состоит в обосновании возможности формирования градиентных тонких слоев при испарении пленкообразующих материалов в вакууме, в решении научной проблемы формирования амплитудных и фазовых характеристик отраженного и (или) прошедшего излучения Предложен метод формирования градиентных тонких слоев металлов и диэлектриков при испарении из малого поверхностного испарителя на подложки, вращающиеся или совершающие планетарное вращение с использованием диафрагм или экранов простейшей формы, размещаемых между испарителем и подложками Показано что-

^ заданное распределение толщины слоя по поверхности оптической детали может быть получено при его формировании в вакууме методом термического испарения с помощью диафрагм (экранов) простейшей формы, путем корректировки эмиссионных характеристик испарителей, ^ характер распределения толщины слоя по поверхности оптического элемента определяется радиусом испарителя (или его удалением от оси вращения деталей, в случае малого поверхностного испарителя), расстоянием от плоскости, в которой расположен испаритель, до плоскости расположения детали, радиусом диафрагмы (экрана), расстоянием от оси вращения до центра диафрагмы, расстоянием от края диафрагмы до оси вращения деталей для диафрагм в виде полуплоскости, расстоянием между плоскостями, в которых расположены диафрагмы и испаритель, формой приемной поверхности оптического элемента поверхности,

^ характер распределения коэффициента отражения по поверхности оптического элемента определяется не только распределением геометрической толщины слоя, но и показателем преломления материала, из которого изготовлен этот слой, максимальной оптической толщиной слоя, структурой покрытия (количеством слоев с переменной и постоянной

толщиной, а так же их показателями преломления)

Установлено влияние характера распределения толщины слоя, показателя преломления материала, из которого он формируется, максимальной толщины слоя, структуры покрытия на форму волнового фронта отраженного (прошедшего) излучения,

Продемонстрирована возможность синтеза, условий необходимых для получения заданного распределения коэффициента отражения (пропускания) по поверхности оптического элемента в стандартных вакуумных установках,

Экспериментально показано, что для получения слоев, распределение толщины которых по поверхности оптического элемента заранее заданно, необходимо использовать разработанную универсальную технологическую оснастку, предназначенную для промышленных вакуумных установок типа ВУ

Практическая значимость работы заключается в том, что проведЬпные исследования позволили

■ Рассчитать условия формирования лазерных зеркал с заданным распределением коэффициента отражения по поверхности оптического элемента

■ Определить степень влияния радиуса диафрагмы, ее расположения относительно детали и испарителя, скорости изменения радиуса диафрагмы и её положения относительно плоскости испарителя на характер распределения толщины слоя по поверхности оптического элемента

■ Синтезировать и реализовать

лазерные диэлектрические зеркала с заданным распределением коэффициента отражения по поверхности оптического элемента,

оттенители (фильтры переменной плотности) с заданным распределением коэффициента пропускания по поверхности оптического элемента,

клиновые интерференционные светофильтры с заданным распределением длины волны максимального пропускания по поверхности оптического элемента,

■ Разработать условия создания равномерного покрытия на больших площадях с помощью использования диафрагм простейшей формы

■ Разработать конструкции подложкодержат елей, позволяющие одновременно изготавливать несколько лазерных зеркал с заданным распределением коэффициента отражения по поверхности оптического элемента

" Спроектировать и реализовать универсальную технологическую оснастку для изготовления градиентных диэлектрических лазерных зеркал различного диаметра

■ Определить

-условия изготовления оптических элементов с разными осесимметричными распределениями коэффициента отражения по их поверхности

-условия осаждения клиновых интерференционных светофильтров с заданным распределением пропускания по поверхности оптического элемента

Результаты работы и ее выводы в настоящее время реализованы на кафедре оптических технологий СПбГУИТМО, в ЗАО УНП «Лазерный центр ИТМО», в ФИООЛИСе, в Белорусско-японском исследовательском центре

Отдельные результаты диссертационной работы использованы в учебном процессе на кафедре - в курсе лекций по дисциплинам «Технология оптических покрытий», «Специальные вопросы оптической технологии», «Перспективные оптические технологии», «Оптика тонких пленок» в курсовом и дипломном проектировании

Материалы диссертационной работы могут быть использованы в любых организациях, занимающихся разработкой, изготовлением и эксплуатацией оптических элементов, в том числе и для силовой оптики Защищаемые положения: Толщина слоя формируемого покрытия определяется формой, характером перемещения используемых диафрагм, формой поверхности, расположением и способом перемещения оптическо1 о элемента относительно испарителя при формировании покрытий методом термического испарения материалов в вакууме,

Энергетические и фазовые характеристики отраженного и прошедшего излучения, формируемые интерференционными системами, определяются градиентными слоями с заданным распределением толщины слоёв по поверхности оптического элемента,

Процесс формирования тонких слоёв с управляемым коэффициентом отражения по поверхности подложки при испарении пленкообразующих материалов в вакууме на подложках, вращающихся или совершающих планетарное вращение с использованием простейших диафрагм (экранов), размещенных между испарителем и подложками

Критерий определения условий осаждения градиентных слоёв с заданным распределением коэффициента отражения по поверхности оптического элемента,

Результаты экспериментального исследования оптических характеристик градиентных покрытий

Публикации Основные материалы диссертации отражены в 69 научных работах, в том числе 2 монографии, 1 авторское свидетельство, 28 статей, 49 тезисов докладов на международных и всероссийских конференциях 2 работы выполнены в личном авторстве, доля автора в остальных работах от 25% до 75% В изданиях, рекомендованных перечнем ВАК для докторских диссертаций 18 статей 1 статья в личном авторстве, 17 в соавторстве с долей автора от 33% до 50%

Личный вклад автора.

В диссертации излагаются результаты, вклад в которые автора был существенным на всех этапах, включая постановку задачи, проведение теоретического исследования и непосредственное участие в экспериментах и при изготовлении и исследовании параметров промышленных образцов

Апробация работы: Результаты работы обсуждались на научно-технических конференциях Методы изготовления и контроля асферических поверхностей - М ЦНШ Информации 1990, The 9 th meeting on optical engeneenng m Israel Oct 1994, "Прикладная оптика-94" С-Петербург, 1994, V международной конференции «Лазерные технологии '95», Techn Digest jf 8-th Laser Optics Conference, S - Peterburg, Международной конференции "Прикладная оптика-96", V Петербургской семинар-выставке "Лазеры для биологии и медицины", С -Петербург, октябрь, 1997, VI Международной конференции "Лазерные техиологии-98" Шагура, 1998, Конференции "Прикладная оптика-98", Международной конференции "220 лет геодезическому образованию в России" 1999, РНПК Оптика — ФЦП «Интеграция» Сани-Петербург, 1999, Международной конференции « Прикладная оптика -2000» Тезисы докладов Санкт-Петербург, с 19, 2000г, конференции к 100 -летию СПбГИТМО(ТУ), Санкт-Петербург 2000, на Российская научно-практической конференции «Оптика и научное приборостроение - 2000 ФЦП «Интеграция» Санкт-Петербург 2000, на Всероссийской научно-технической дистанционной конференции "Электроника", Москва, ноябрь 2001 г, IV международной научно-технической конференции «Электроника и информатика -2002» Зеленоград, 2002, V Международной конференции ПРИКЛАДНАЯ ОПТИКА, Санкт-Петербург октябрь 2002, II Всероссийская научно-техническая дистанционная конференция «Электроника» МГИЭТ (ТУ) Москва 2003, VI Международная конференция «Прикладная оптика» Санкт- Петербург, октябрь 2004, Международная конференция «Прикладная оптика - 2006»,

Санкт-Петербург, 16-20 октября 2006, Москва, Международный форум «Оптика - 2007», 23-25 октября 2007 Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и двух приложений Материал изложен на 284 страницах, включающих 276 страницах основного текста и 8 стр приложений, 117 рисунков, 3 таблиц и список литературы из 199 наименований Краткое содержание работы. Во введении диссертации приводится анализ состояния лазерного и оптического приборостроения на современном этапе развития Задачей сегодняшнего дня является совершенствование устройств и методов контроля технологических процессов, связанных с нанотехнологиями Контроль размеров наночастиц, образующихся как на стадии протекания реакций их образования, так и на стадии использования, требуют создания лазеров с высокой осевой яркостью Эти же устройства найдут широкое применение в системах реализующих оптическую связь, как в свободном пространстве, так и в волоконно-оптических линиях Увеличение объема информации, передаваемой по линиям оптической связи не возможно без увеличения количества каналов реализуемых в пределах несущего интервала оптических частот Решение перечисленных выше задач не возможно без использования оптических покрытий, свойства которых меняются по поверхности оптического элемента

Аргументирована актуальность и научная новизна работы, изложена ее практическая значимость, сформулированы цель, задачи и защищаемые положения диссертационной работы, приведена структура работы

В первой главе рассматривается возможность формирования интерференционных слоев методом термического испарения в вакууме с заданным распределением толщины слоя по поверхности оптического элемента с помощью диафрагм (экранов) простейшей формы Эти диафрагмы (экраны) расположены в плоскости параллельной плоскости

испарителя и плоскости, в которой расположены оптические элементы, на которых формируется слой с некоторым распределением толщины (рис 1) Показано, что характер распределения толщины слоя при формировании его термическим методом в вакууме определяется по следующей зависимости

(Н2+а2)2 (я2+а2+р2)

/(р) = <(0) -

Н2+а2 + рг) -(2ар) х2 ЯГСГ£

3/2

^Н2 + а2 + р2 - 2ар ^ <р„ (р)

фР-+а2+рг + 2ар (я2 + а2)2

2арзш[ф0(р)]

(Я2 + а2 + р2 )2 - (2ар)2 И2 + о2 + Р3 + 2ар соэ [ср0 (р)]

,(1)

где

<?„(/?) = аг0О) + агссоз

{г/Н2-[Ь (Н-Ь)]2 -(р Я)2}

2 Ь Ь р(Н-Ь)

а - радиус тонкого кольцевого поверхностного испарителя (расстояние от малого поверхностного испарителя до оси вращения подложек), И -расстояние между плоскостями, в которых расположены испаритель и диафрагма (экран), Н - расстояние от плоскости, в которой размещен испаритель, до плоскости, в которой размещена деталь, р - радиальная координата на поверхности подложки, га - радиус диафрагмы или экрана круглой формы, центры которых расположены на расстоянии «6» от оси, проходящей через центр испарителя, а„(р)- угловая координата

Рис. I. Схема формирования слоев с заданным распределением толщины слоя по поверхности оптического элемента с помощью диафрагм (экранов) простейшей формы

Рис.2 Возможные распределения толщины слоя при формировании их с использованием схемы, представленной на рис.1.

исследуемой точки на поверхности подложки в моменг начала осаждения слоя, t(p) - толщина формируемого слоя в точке с координатой р, t(0) толщина слоя в максимуме

Здесь, так же, показана связь между условиями формирования градиешных слоев при использованием пульсирующей диафрагмы

За время осаждения слоя г0 распределение относительной толщины слоя В(р, т) по радиальной координате р будет определяться интегралом от статического расчетного распределения относительной толщины слоя, осаждаемого на неподвижную подложку с использованием диафрагмы, по времени

B(p,r) = |F(p,r)dr (2)

Если F(p,t) периодическая функция с периодом Т и за время осаждения реализуется целое число периодов подынтегральной функции — N, то

B(p,x)^N jV(p,r)dr На практике, однако, за время осаждения может быть

реализовано не целое число периодов, поэтому

Т а

B(p,r) = Nj*F(p,r)dr + jF(p,r)dr, где ît = t0-NT При обработке

о о

экспериментальных результатов, как правило, пользуются средним по времени В(р,т) относительным распределением толщины слоя по поверхности подложки, равным

B(p,r) = ijF(p,r)dr (3)

г о

Если a>NT, то выражение (3) может быть преобразовано к следующему виду

B(p,r) = ¿jF(p,r)dr + -L JF(p,r)dr (4)

Т 0J NT 0J

Обозначим через Вп[.р(р,г) величину равную

Впер(р,г) = Т'1 ^{р,т)дт, тогда отклонение от расчётного значения

(В(р, г) - Нпср (р, г)) / В^ (р. г) может быть определено из следующего соотношения

1 =

В„еР (А т)

N) если а< К-'МРСА^Нх! )?{р,т)йт

(5)

если а > — 2

Подынтегральная функция Р(р,т) определяется следуюгцим выражением

1 если Д(ат)>1 Р(р,т)=' 0 если Д(/?,г):<-1 Г (р, г) если \Ь(р,т)\<\

В этом случае толщина слоя будет определяться следующим образом *(Р)_

" (Я2+а2)2 (Н1+а2+ р2)

[(Я2+а2+р2)2-(2йр); х2 агсщ

3/2

+°г +Р2 -2ар (ф0(р) л/Я2+д2+р2+2др

(я2+а2)2

2арзт[ф0(р,т)]

(Я2 + а2 + р2 )2 - (2ар)2 Я2 + а2 + р2 + 2ар с<м[ф0 (р, т)]

(6)

<р0(р, г) = агесоз

1 П2(ф))2 -а2(Я-/г(г))2 -р\Кт))2

2ак{т)

(Я-А(г)) р

где введённые ранее параметры (h, Н, а, р) имеют тот же смысл, а

г„(0 =

= (I'd )i + (rd )о COS £ЭГ,

h(r) = ht +hu cosa«»г, где h) - расстояние

между плоскостью,

в которой

расположен

испаритель, и

плоскостью, в

которой

расположена

подожка в

начальный момент

времени, h0 - амплитуда, с которой изменяется расстояние между

диафрагмой и плоскостью испарителя, (rd)i - радиус диафрагмы в

начальный момент времени, (rd)o- амплитуда изменения радиуса

диафрагмы, со и аа> - угловые скорости изменения радиуса диафрагмы

и положения центра диафрагмы на оси симметрии испарителя, т - время

осаждения слоя, величина а может принимать любые значения (целые,

дробные, иррациональные). Зависимость изменения толщины слоя от

времени представлена на рис.3. В работе приведён анализ влияния

изменения основных параметров технологической оснастки на характер

распределения толщины слоя.

Получение заданного распределения толщины слоя возможно также

с помощью диафрагм в виде полуплоскости (рис. 4). В этом случае

распределение толщины слоя может быть рассчитано из соотношения (7-

Рис. 3. Формирование слоев осуществляется при условии, что диафрагма меняет свой размер и положение в пространстве. Формирование слоя происходит при постоянных а=1, Н/д=2, Ь|/я=1.91, Ъ0/а =0.017 Го/о=0.022, гй/о=0.030, Т=9 а=2

Рис.4 Схема осаждения слоев с использованием экрана в виде

ПОЛУПЛОСКОСТИ.

Получение заданного распределения толщины слоя возможно также с помощью диафрагм в виде полуплоскости (рис. 4). В этом случае

распределение толщины слоя может быть рассчитано из соотношения (79)

t= Jl?rd(P- если—77—LT>1

Tig^P а Н-a h

¿-n Hb-x.h ,с

t=0, если, -!—<-1 (8)

а Н-а И

t = если ¡cos ф01 < 1, где cos ф0 = (9)

ng 0J Р (ф) а Н-а h

Рг = а1 + xf + у[+Я1 + 2а-Jx* + у\ cos (ф - а),

здесь X], укоординаты на поверхности подложки, а — радиус тонкого кольцевого поверхностного испарителя (расстояние от малого поверхностного испарителя до оси вращения подложек), h — расстояние между плоскостями, в которых расположены испаритель и диафрагма (экран), Н - расстояние от плоскости, в которой размещен испаритель, до плоскости, в которой размещена деталь, «6» расстояние от центра испарителя в случае тонкого кольцевого поверхностного испарителя до края диафрагмы (расстояние от малого поверхностного испарителя до оси вращения подложек в случае малого поверхностного испарителя), а, ф -координаты элементарного тонкого кольцевого поверхностного испарителя (координаты исследуемой зоны на поверхности подложки в случае неподвижного малого поверхностного испарителя), аь <р координаты элементарного кольцевого испарителя

На рис 5 показаны варианты распределения толщины слоя при его формировании с использованием диафрагмы в виде полуплоскости

С целью получения более широкого диапазона распределений толщины слоев по поверхности оптического элемента была рассмотрена возможность получения их с помощью диафрагмы в виде полуплоскости, меняющей своё положение в пространстве В этом случае, при условии, что расстояние от края диафрагмы до оси вращения детали меняется от

времени (Ь(т)), а расстояние между плоскостями, в которой расположена диафрагмы и в которой расположен испаритель })(т) то же зависит от

1.0-1 0.80.60.40.2. 0.

о " ' ' "

.и

0.54

Щ.

у/7 'у. •>

-0.2

0,82

0.54

0.8

Рис.5 Распределение толщины слоя при различных положениях диафрагмы в виде полуплоскости относительно испарителя при одинаковых внутрикамернмх габаритах: 11-2.18. .82, а-~ 1 и Ь=0.8. Рис. 5а соответствует расположении., представленному на рис. 4а, рис. 5 б 45, соответственно.

времени т, распределение слоя по поверхности оптического элемента может быть определено из следующего соотношения:

Их, у, т) =

Ри У г -к-!!2

-И-

пё о 0 (а-С08(ф) + Л-)2 +(д-5т((р)+|_у|) + Н'

О если М(х,у,т)> 1

ро

1 г

% Н2

п£ о о |^(а-соз(ф)+л-)2 +(а-8т(ф) + |^|) +Н2 х и у - координаты на поверхности подложки, где: Н • Ь(х) - /г(-с) • х

-ЛрЛ если М(х,у, т)<-1 (10)

-с1ц)с1 т есто М(х, у, т) < —

а(.х,^,т) = асоз

(Я-Л(т))-а

М(х,у,х) ■

Н-Ь(х)-К т)-х

{Н-И{х))а

Характер распределения толщины слоя в этом случае будет иметь вид, представленный на рис, 6

1{р)/«;о) 0.4-

Ьв=0.1 ЬС|=1.0

■ • ■■ \ \ л -.: ■ - \ ■ \А

Рис.6. Распределение относительной толщины слоя при изменении амплитуды удаления Гранины

Здесь же рассмотрены возможности формирования слоев на

поверхностях оптических деталей с заданным

распределением толщины слоев с использование диафрагм

диафрагмы в виде полуплоскости от оси простейщей формы

симметрии испарителя. Ь0=! .0, Н=2, а=1, Ь] =1.91, Ьп=0.1.Ь,=0.8.

1 деталях,

совершающих

двойное вращение, градиентных слоев на сферической поверхности, слоев на подложках сферической формы, совершающих двойное вращение с диафрагмой, расположенной соосио. В работе приводятся математические зависимости, устанавливающие связь между толщиной слоя в разных точках поверхности и параметрами расположения элементов вакуумной камеры, влияющих на это распределение.

В главе рассмотрена возможность получения равномерного слоя на больших площадях с помощью использования диафрагмы простейшей формы.

Вторая глява посвящена рассмотрению факторов, влияющих на получение заданного распределения коэффициента отражения и на характер формы волнового фронта отраженного (пошедшего) излучения

Здесь показано, что на характер распределения коэффициента отражения существенное влияние оказывает не только распределение геометрической толщины слоя по поверхности оптической детали, но и показатель преломления материала, из которого формируется этот слой (рис 7) Как видно из этого рисунка при показателе преломления слоя п, > пт коэффициент отражения при уменьшении толщины слоя уменьшается по мере уменьшения толщины, а при щ < пт увеличивается с уменьшением толщин Помимо этого, распределение коэффициента отражения по поверхности оптической детали определяется максимальной оптической толщиной градиентного слоя, а также структурой рассматриваемого покрытия Здесь под структурой покрытия понимается общее количество слоев, их показатели преломления, а также количество и расположение градиентных слоев и слоев с постоянной толщиной Поскольку 1радиентные диэлектрические системы нашли широкое практическое применение в качестве лазерных зеркал, которые формируются из диэлектрического слоя (слоев) с заданным распределением толщины на поверхности оптического элемент, содержащего просветляющее покрытие, то в главе дан анализ влияния структуры этого покрытия на характер распределения коэффициента отражения

Помимо этого рассмотрены распределения коэффициента отражения по поверхности оптической детали четвертьволновых зеркал, толщина слоев которых меняется по известному закону Распределение коэффициента отражения по поверхности оптического элемента будет определяться не столько структурой диэлектрического зеркала и распределением толщины слоя по поверхности оптического элемента, сколько количеством и положением слоёв с переменной толщиной

ф> 1(0)

Рис. 7. Распределение коэффициента отражения по поверхности оптического элемента при формировании слоя из различных материалов. 1-111=2.00, 2 - 111=1.60, 3- П]= 1.45, 4- П|=1.38, пт=1.50; а - распределение толщины слоя; б - распределение коэффициента отражения; в -относительное распределение коэффициента отражения по поверхности оптического элемента.

Здесь так же рассмотрено влияние градиентного слоя на форму отражённого волнового фронта. Показано, что форма отражённого волнового фронта определяется характером распределения геометрической толщины градиентного слоя, показателем преломления материала, из которого он изготовлен, структурой градиентного покрытия.

В зависимости от соотношения показателей преломления материала подложки и плёнкообразующего материала, из которого изготовлен

градиентный слой, форма отраженного фронта может бьпь как сходящейся, так и расходящейся (рис 8) При одинаковом распределении толщины слоя по поверхности оптического элемента (фрагмент а) форма волнового фронта в зависимости от соотношений между показателями преломления материала подложки (пт) и материала слоя, из которого формируется градиентный слой (111) волновой фронт может быть как «снлыюсходящимоя» (рис 8в,г), так и «слабосходящимся» (рис 86), имеющим форму тора Соотношение между показателями преломления оказывают так же влияние на градиеш волнового фронта На форму отраженного волнового фронта оказывает существенное влияние так же и структура рассматриваемо! о покрытия

Для интерференционных покрытий, содержащих несколько градиентных слоев, нанесенных на поверхность оптического элемента с просветляющей диэлектрической системой и формирующих зеркальное покрытие, величина коэффициента отражения и форма волнового фронта отраженного излучения зависят от структуры и количества градиентных слоев

Для увеличения разности фаз между падающей и отраженной волнами при одинаковом законе изменения толщины слоев предлагается использовать диэлектрические системы, состоящие из двух подсистем, каждая из которых образована слоями с большой и малой разницей в показателях преломления При этом, если сочетать две системы, состоящие из 27 четвертьволновых слоев гпБ и М§Р2 (показатели преломления 2 3 и 1 38) и 20 слоев 8Ю2 и М§Р2 (показатели преломления 1 45 и 1 38), изменение разности фаз между падающей и отраженной волнами при примерно одинаковом изменении толщины слоев увеличиться в два с половиной раза, а общее изменение формы волнового фронта отраженного излучения измениться с 2 9до 9 ?ч>, т е. более, чем в три раза

Градиентные слои в составе интерференционных диэлектрических узкополосньгх светофильтров позволяют изменять коэффициент отражения от максимального значения, близкого к единице (0.99) до минимапьного значения, близкого к нулю (0.001), при условии, что в состав интерференционного светофильтра входит просветляющая система, которая может быть расположена как на подложке, так и на интерференционном светофильтре. Форма отражённого волнового фронта будет определять распределением разделительного слоя по поверхности оптического элемента.

-р/а

0"Ш

-о.з-1

В ДОЛЯХ Ха

0.4

0.3

0.2-

0.1-

р/а

0.5 "0.25 0 0.25 0.5

Рис.8 Влияние показателя преломления материала, из которого изготовлен градиентный слой, на формирование волнового фронта отражённой волны

Г(р)Л(0) 1.0

1(Р> в долях х0

Форма волнового фронта отражённого излучения в этой зоне определяется изменением толщины и слабо влияет на формирование волнового фронта отраженного излучения В зоне, где коэффициент отражения быстро изменяется, форма волнового фронта определяется не только толщинами градиентных слоев, но и изменением разности фаз между падающим и отраженным излучением

В зависимости от количества градиентных слоев и их расположения в диэлектрической системе изменение формы волнового фронта находится в интервале от 0 15Ао до 0 бХо

Третья глава посвящена синтезу условии формирования градиентных слоев с распределением толщины слоя, реализующих заданное распределение коэффициента отражения но поверхности оптического элемента Рассмотрены различные способы (аналитический способ, использование критерия качества) для нахождения условий формирования градиентных слоев с использованием простеиших диафрагм, имеющих форму диска, отверстия или полуплоскости диафрагм, смещенных относительно центра вращения детчи, диафрагм, меняющих свои размеры и положение относительно испарителя в процессе формирования слоя

Аналитический способ позволяет оценить возможность изготовления покрытия с заданным распределением коэффициента отражения по поверхности оптического элемента При выборе условий формирования покрытия, следует помнить, что факторами, определяющими окончательный выбор пленочной системы, будут

1) близость распределений Я(р) систем к требуемому распределению,

2) фазовые соотношения,

3) сложность конструкции,

4) величина максимальной толщины градиентного слоя,

5) количество градиентных слоев,

6) технология изготовления

R<p)

i(fS/t(0) 1.0

0.5-

-Q'62 -03 i 0

-0.5 -0.25 0 0.25 0.5

Sip) В ДОЛЯХ А о

G.S

Рис. 9. Распределение толщины градиентного слоя (фрагмент «а»), коэффициента отражения до первого минимума ( фрагмент «б»), формы отражённого волнового фронта по поверхности оптической детали

ВНВН(р)ВНВН(р)ВНВН(р)ВНВ Н(р)ВНВПрП, Пр- просветляющее покрытие сформировано четвертьволновыми слоями с показателями преломления 1.78 и 1.45 и нанесено на оптический элемент (II) с показателем преломления 1.51. Градиентный слой формируется при следующих условиях: Н = 2.2, а = I, rd = 0.27, h = 0.45.

Для градиентных систем, содержащих один слой с меняющейся по поверхности оптического элемента толщиной, получено аналитическое выражение, устанавливающие связь между распределением коэффициента отражения и распределением толщины градиентного слоя. Для получения слоев с этим распределением толщины необходимо определить условия, при которых это распределение может быть получено при испарении плёнкообразующих материалов в вакууме на поверхность оптического элемента из малого поверхностного испарителя в случае, когда между плоскостями, в которых расположен оптический элемент и испаритель, размещена диафрагма простейшей формы.

(фрагмент «в») интерференционного фильтра.

Аналогичная задача решена для зеркальных лазерных элементов, у которых коэффициент отражения близок к нулю вне рабочей зоны (рис 9)

Добиться точного совпадения распределения толщины слоев, полученного экспериментально реализуемого с расчётным, не всегда удается Поэтому, в общем случае, когда трудно установить связь между заданным распределением коэффициента отражен™ и распределением толщины слоев по поверхности оптического элемента, эту стадию решения задачи определения условий осаждения, при которых экспериментальное распределение коэффициента отражения, определяемого зависимостью толщины слоев от радиальной координаты, будет совпадать наилучшим образом с требуемым, необходимо исключить Целесообразно решагь задачу определения условий осаждения, при которых экспериментальное распределение коэффициента отражения, определяемого зависимостью толщины слоев от радиальной координаты, будет совпадать наилучшим образом с требуемым Решение этой задачи заключается в выполнении следующего условия, определяющего качество покрытия

Ро

р = К^ -Я,)2 Р(р)с1р=>гшп, (11)

I де - заданное распределение коэффициента отражения по поверхности оптического элемента, Яэ - коэффициент отражен™ покрытия, зависящий от условий осаждения и определяемый зависимостями, приведёнными в главах 1-2, Р(р)-весовая функция, обеспечивающая наилучшее приближение в требуемой зоне Весовая функция может быть задана аналитически или в виде кусочно-непрерывной функции Распределение коэффициента отражения определяется техническим заданием и, в зависимости от требований, задается, либо аналитически, например, в

виде функций 11(р) = 11(0)ехр|^-()р|/р0)т^, Я(р) = К(0)-ар,

К(р)= Я(0) (арк +рри'+. + с] = 11(0) ^р), где Е(0) - энергетический коэффициент отражения в центре оптического элемента, р - радиальная

I " ............" " ""

координата, аДс - некие постоянные, к- целое число. f(p) - функция, которая может быть задана, либо в виде кусочно-непрерывной функции, эта функция должна удовлетворять двум условиям: f(p)= R(0) при р, лежащем в интервале от 0 до р! и f(p)= 0 при Р>Р2, где р2 соответствует половине светового диаметра оптического элемента.

Рассматриваемый критерий позволяет получать условия формирования градиентный слоев, обеспечивающие максимальное совпадение экспериментальных и требуемых распределений коэффициента отражения (рис.10). В работе приведено влияние функции качества на достижение приближения требуемого распределения к реально реализуемому распределению коэффициента отражения по поверхности оптического элемент а.

В данной главе рассмотрен синтез условий получения градиентных слоев с малым коэффициентом отражения, нанесённых как

непосредственно на оптическую деталь, так и сформированных на просветляющих покрытиях,

оптические толщины слоёв которых либо кратны четверти рабочей длины волны или не кратны. Показана возможность синтеза как

градиентных диэлектрических систем слоёв, у которых коэффициент отражения меньше 0.3, так и больше, вплоть до 0.99. Последнее достигается как за счёт включения в градиентное покрытие нескольких градиентных слоёв с чередующимися показателями преломления (высоким и низким), так и сочетания слоёв с постоянной толщиной со слоями, имеющими необходимое распределение слоя по поверхности оптического элемента.

Рис.10 1- заданное

распределение, коэффициента отражения, 2- реализуемое с учётом выбранных условий осаждения градиентного слоя.

В данной главе рассмотрен поиск требуемых условий изготовления оптических элементов с разными осесимметричными распределениями коэффициента отражения по их поверхности Помимо этого показана возможность определения условий осаждения клиновых

интерференционных светофильтров с заданным распределением пропускания по поверхности оптического элемента Для реализации таких фильтров необходимо, чтобы при заданном распределении толщины слоя но одной координате на плоскости, толщина слоя по другой оставалась неизменной Величина 1радиента диэлектрического слоя будет определять разрешающую способность клинового фильтра

Проведен анализ свойств многослойных диэлектрических зеркал, в результате которого показано, что определяющими факторами выбора пленочной системы являются близость распределений R(p) систем к требуемому распределению, фазовые соотношения, сложность конструкции, величина максимальной толщины градиентного слоя, количество градиентных слоев, технология изготовления

Показано, что степень совпадения реально реализуемых и требуемых осесимметричных распределений коэффициента отражения существенно зависит от структуры используемой диэлектрической системы, т е числа слоев и показателей преломления пленкообразующих материалов При реализации данного распределения в стандартной вакуумной установке ВУ-IA, имеющей расстояние от малого поверхностного испарителя до оси вращения деталей 230мм, расстояние между плоскостью, в которой расположен испаритель и плоскостью, в которой расположены детали

460мм были рассчитаны условия формирования слоев с заданным распределением коэффициента отражения При распределения коэффициента отражения вида К(р) = К(0)(1-0 8р2+0 05р), (1(0)=Ч) 77 оптимальный результат получен при радиусе диафрагме, расположенной в плоскости, параллельной плоскости испарителя, г^ - Змм, расстоянии между плоскостями размещения испарителя и диафрагмы Ь-455мм, вида Я(р) = К(0)(1 - 0 Зр), Га - 2 5мм, Ь-454мм, вида Щр) = К(0) ехр(-(р/1.1)2) Га - 1 8мм, И-456 5мм

При создании оптических элементов, обладающих плоскостью симметрии, разработан интегральный критерий близости реально реализуемых и требуемых распределений толщины слоев

интерференционных светофильтров, учитывающий эту особенность

где фс,у), - необходимое распределение толщины слоя по поверхности оптического элемента, х,у, - декартовы координаты на поверхности подложки, а и р - постоянные, определяемые спектральным диапазоном действия клинового интерференционного светофильтра

Представлен анализ свойств клиновых интерференционных светофильтров на основе диэлектрических, металлодиэлектрических систем Показано, что для создания клиновых интерференционных светофильтров, перекрывающих видимый диапазон спектра целесообразно использовать металлодиэлектрические светофильтры высоких порядков В таких светофильтрах толщина разделительного слоя меняется по заданной зависимости, при этом в видимом диапазоне величина максимума пропускания меняется в зависимости от координаты на поверхности подложки

(12)

0.4

0.3

0.2

0.1

400

500

600

700

□

Ае 0.0060

псЮ.60 -- па о.б5

— пс!0.70

— па 0.75

— »<10.80 ~~ пс5 0.85 — 111-30.90

800-

Рис.11. Спектральные характеристики металлодиэлектрических светофильтров: а - А а (0.006) переменная толщина) -

(0.006).

Представлен анализ свойств клиновых интерференционных светофильтров на основе диэлектрических, металлодиэлектрических систем. Показано, что для создания клиновых интерференционных светофильтров, перекрывающих видимый диапазон спектра целесообразно использовать металлодиэлектрические светофильтры высоких порядков. В таких светофильтрах толщина разделительного слоя меняется по заданной зависимости, при этом в видимом диапазоне величина максимума пропускания меняется в зависимости от координаты на поверхности подложки.

В четвёртой гдаве описана технология изготовления и исследование оптических свойств градиентных тонкослойных покрытий. Показаны возможности экспериментального изготовления и исследования фильтров переменной плотности, конструкции технологических оправ, обеспечивающих центрировку градиентного слоя и оптической детали. Приведены характеристики экспериментально изготовленных фильтров переменной плотности, представлен разброс характеристик мелкосерийной

партии таких фильтров Величина разброса не превышает 2% на любом диаметре

В главе приведены основные характеристики градиентных зеркал лазерных резонаторов, изготовленных на стандартной вакуумной установке ВУ-1А с использованием разработанной технологической оснастки Определены конструкции диэлектрических покрытий, формирующих градиентные зеркала Рассмотрена схема установки для контроля распределения коэффициента отражения но поверхности оптического элемента Экспериментально исследованы искажения распределения коэффициента отражения реально изготовленных зеркал Дан анализ возникновения отклонений в распределении коэффициента отражения градиентных зеркал и приведены причины отличия этого распределения от расчетного Показано, что при изготовлении диэлектрических зеркал с диаметром рабочей зоны менее 10 мм и зеркал с диаметром рабочей зоны более 50 мм следует использовать технологическую оснастку для закрепления оптического элемента в вакуумной камере различной конструкции В первом случае максимальная толщина градиентных слоёв, формирующих покрытие, контролируется по «свидетелю», во втором, непосредственного по детали Коэффициент отражения зеркала в максимуме в первом случае составляет 30%, во втором -58%

В данной главе так же рассмотрена технология изготовления и контроля клиновых интерференционных фильтров При изготовлении клиновых интерференционных фильтров необходимо получить градиент слоя по одной координате и постоянство толщины по другой Для реализации этого следует использовать экран в форме полуплоскости или диафрагмы большого радиуса При контроле готового покрытия необходимо помнить, что полуширина готового фильтра незначительна и для близких координат подложки длина волны максимального пропускания различна, что усложняет контроль готового изделия

Представленные в работе характеристики клиновых фильтров подтверждают дееспособность данной методики В заключении приводятся основные выводы по работе

Показано, что градиентные слои на оптических элементах с плоской и сферической поверхностью могут быть получены при испарении из маленького поверхностного испарителя на вращающиеся вокруг своей оси подложки или подложки, совершающие планетарное вращение с помощью простейших неподвижных диафрагм, диафрагм, меняющих своё положение в пространстве (пульсирующих), неподвижных или пульсирующих экранов, расположенных между испарителем и подложками

Показано, что распределение толщины по поверхности оптического элемента при испарении из малого поверхностного испарителя на вращающуюся подложку полностью совпадает с распределением толщины, реализуемым из тонкого кольцевого поверхностного испарителя При испарении из маленького поверхностного испарителя на вращающиеся, или совершающие планетарное вращение подложки (с плоской или сферической поверхностью) установлены связи между относительной толщиной слоя, радиусом диафрагмы, расстоянием от оси вращения подложек или подложкодержателя до испарителя, удалением подложкодержателя от плоскости испарителя, при формировании слоя с помощью простейших неподвижных диафрагм, расположенных между испарителем и подложкодержателем, при этом учтено влияние изменения скоростей радиусов диафрагмы и расстояний от плоскости испарителя до плоскости диафрагмы во времени

Для подложек со сферической формой поверхности установлена зависимость относительной толщины слоя от знака и радиуса кривизны поверхности

Получена зависимость относительного распределения толщины слоя по плоской поверхности оптического элемента для случая, когда деталь

совершает планетарное (двойное) вращение, а диафрагма вращается как совместно с оптическим элементом, так и независимо Показано, что в этом случае распределение толщины слоя определяется соотношением скоростей вращения подложки и подложкодержателя, расстоянием от оси вращения подложкодержателя до испарителя, расстоянием между осями вращения подложки и подложкодержателя, диаметром диафрагмы, расстоянием от оси диафрагмы до оси вращения подложки, отношением скоростей вращения подложкодержателя и диафрагмы, расстояниями между плоскостью, в которой расположен испаритель и плоскостью подложкодержателя, а так же плоскостью, в которой расположен испаритель и плоскостью, в которой расположена диафрагма

Установлена зависимость между распределением толщины слоя по поверхности сферической детали для случая, когда сферическая деталь совершает планетарное (двойное) вращение совместно с диафрагмой, расположенной соосно с ней, от соотношения скоростей вращения подложки и подложкодержателя, расстояния между ними, расстояния от испарителя до подложкодержателя и диафрагмы до подложкодержателя

Показана возможность увеличения зоны равномерности толщины слоя на оптических элементах с плоской поверхностью при испарении пленкообразующих материалов в вакууме на промышленных вакуумных установках при использовании круглых экранов

Величина и характер распределения коэффициента отражения по поверхности оптического элемента, на который нанесена или отсутствует просветляющая система, определяются соотношением между показателями преломления слоя и подложки, а также максимальной толщиной градиентного слоя в центре

Форма отраженного волнового фронта зависит от толщины градиентного слоя в центре оптического элемента и от соотношения между показателями преломления подложки и материала, из которого сформирован градиентный слой В зависимости от соотношения между

показателями преломления подложки и градиентного слоя, фронт волны может быть, как сходящимся (п, > Л/п[)пт), так и расходящимся

(п.<л/пЛ)

При формировании градиентного слоя на оптическом элементе, содержащем просветляющую диэлектрическую систему, коэффициент отражения в этом случае при тех же значениях показателя преломления пленкообразующих материалов достигает больших значений Форма отраженного волнового фронга более сложным образом зависит от максимальной толщины градиентного слоя, показателя преломления материала, из которою сформирован градиентный слой и конструкции просветляющего покрьпия (двухслойное четвертьволновое или с толщинами, отличающимися от 0 25 Хо) При использовании просветляющей системы, толщины слоев которой равны 0 25 Ао, форма волнового фронта соответствует плоской с точностью до 0 06 Ао независимо от показателя преломления материала, из которого изготовлен градиентный слой При формировании градиентного покрытия на просветляющем покрытии, толщины слоев которого не кратны 0 25 Ао, наблюдается аналогичная картина, однако при малых значениях показателя преломления градиентного слоя форма волнового фронта отличается от плоской, максимальное отличие составляет 0 18Ао

каждая из которых образована слоями с большой и малой разницей в показателях преломления При этом, если сочетать две системы, состоящие из 27 четвертьволновых слоев и (показатели

преломления 2 3 и 1 38) и 20 слоев 8Ю2 и М§Р2 (показатели преломления 1 45 и 1 38), изменение разности фаз между падающей и отраженной волнами при примерно одинаковом изменении толщины слоёв увеличиться в два с половиной раза, а общее изменение формы волнового фронта отраженного излучения измениться с29ХоДо9Хо, те более, чем в три раза

Градиентные слои в составе интерференционных диэлектрических узкополосных светофильтров позволяют изменять коэффициент отражения от максимального значения, близкого к единице (0 99) до минимального значения, близкого к нулю (0 001), при условии, чго в состав интерференционного светофильтра входит просвегляющая система, которая может быть расположена как на подложке, так и на интерференционном светофильтре Форма отраженного волнового фронта будет определяться распределением разделительного слоя по поверхности оптического элемента

Разность фаз между падающей и отражённой волнами для зеркальных покрытий меняется по линейному закону в зоне, где величина коэффициента отражения слабо зависит от изменения толщины слоя Форма волнового фронта отражённого излучения в этой зоне определяется изменением толщины и слабо влияет на формирование волнового фронта отражённого излучения В зоне, где коэффициент отражения быстро изменяется, форма волнового фронта определяется не только толщинами градиентных слоёв, но и изменением разности фаз между падающим и отраженным излучением

В зависимости от количества градиентных слоев и их расположения в диэлектрической системе изменение формы волнового фронта находится в интервале от 0 15 >чз до 0 6 Хо

Для градиентных систем, содержащих один слой с меняющейся по поверхности оптического элемента толщиной, получено аналитическое решение, позволяющее установить связь между распределением коэффициента отражения и распределением толщины градиентного слоя по поверхности оптического элемента

Проведен анализ свойств многослойных диэлектрических зеркал, в результате которого показано, что определяющими факторами выбора пленочной системы являются близость распределений R{p) систем к требуемому распределению, фазовые соотношения, сложность конструкции, величина максимальной толщины градиентного слоя, количество градиентных слоев, технология изготовления

На основе анализа свойств многослойных диэлектрических систем предложен критерий выбора условий осаждения этих систем Критерий выбора условий осаждения заключается в поиске условий, при которых наблюдается наименьшее расхождение между заданным и реально реализуемым распределением коэффициента отражения по поверхности оптического элемента При осаждении покрытий используется метод термического испарения веществ в вакууме и разнообразные простейшие диафрагмы, помещаемые между испарителями и оптическими элементами С использованием предложенного критерия определены условия осаждения диэлектрических систем, у которых коэффициент отражения по поверхности оптического элемента может быть представлен в виде линейных, квадратичных, гауссовых и псевдогауссовых функций Показано, что степень совпадения реально реализуемых и требуемых осесимметричных распределений коэффициента отражения существенно зависит от структуры используемой диэлектрической системы, т е числа слоев и показателей преломления пленкообразующих материалов При реализации данного распределения в стандартной вакуумной установке ВУ-1А, имеющей расстояние от малого поверхностного испарителя до оси вращения деталей 230мм, расстояние между плоскостью, в которой

расположен испаритель и плоскостью, в которой расположены детали 460мм были рассчитаны условия формирования слоев с заданным распределением коэффициента отражения Для распределения коэффициента отражения вида Щр) = Я(0)(1-0 8р2 +0 05р), Я(0)=0 77 оптимальный результат получен при радиусе диафрагме, расположенной в плоскости, параллельной плоскости испарителя, - Змм, расстоянии между плоскостями размещения испарителя и диафрагмы Ъ-455мм, видаЩр) = 11(0)(1 —0 Зр), га - 2 5мм, Ь-454мм, вида

К(р) = К(0)с*р(-(р/1.1)2) гй~ 1 8мм, Ь-45б 5мм

Проведен анализ свойств светофильтров, построенных по схеме интерферометра Фабри-Перо Показано, что для создания клиновых интерференционных светофильтров, перекрывающих видимый диапазон спектра целесообразно использовать металлодиэлектрические светофильтры высоких порядков (первый порядок светофильтров реализуется при перепаде толщины разделительного слоя 1 2 2 первый порядок, второй -1*1 5, третий- пятый, третий- 114, четвертый)

Показано, что для распределений толщины слоев с линейно меняющейся толщиной по поверхности оптического элемента, степень совпадения реально реализуемого и заданного распределений зависит от относительного расположения экрана, испарителя и оптического элемента, вида экрана (в виде полуплоскости, диска) или круглой диафрагмы и характера перемещения оптического элемента относительно испарителя в пространстве.

На основе теоретических исследований разработана технология изготовления градиентных интерференционных покрытий Для реализации этой технологии предложена и изготовлена оснастка, позволяющая

реализовать градиентные металлические, метало диэлектрические и диэлектрические осесимметричные системы диаметрами менее 10мм и диаметрами, лежащими в интервале от 10 до 100мм, а так же системы, обладающие плоскостью симметрии

Изготовлены и исследованы оптические свойства оттенителей, градиентных лазерных зеркал, световой диаметр которых составляет 2-8 мм и 40-50мм и клиновых систем

- В приложении 1 представленны энергетические характеристки изготовленных лазерных градиентных зеркал

- В приложении 2 акты внедрения разработки

Список работ по теме диссертации:

1 Белов В Л, Губанова Jl А, Путилин Э С Оттенители и фильтры переменой плотности на поверхности сферических деталей // Техника средств связи, серия Техника телевидения 1990-вып 1 С 98-103

2 Василевский О Н, Губанова Л А , Путилин Э С Потучение пленок с большим градиентом тонцины методом вакуумного напыления // Техника средств связи, серия Техника телевидения 1989 вып 1 С 102-107

3 Губанова Л А , Путилин Э С Исстедование простейших диафрагм для получения пленок с большим градиентом асферизации // Конф «Методы изготовления и контроля асферических поверхностей» - Тез Докл М ЦНШ Информации 1990 С 48

4 Губанова Л А , Стотов Е Г, Фурман IIIА Просветляющее покрытие// А с №1176280 Заявка 3675750/24-10 Приоритет 2112 81 Опубл 30 08 85 бюл 32

5 Губанова Л А , Путилин Э С , Старовош ов С Ф Влияние примесей окисла на поглощение металлических плбнок // Оптико-механическая промыштенность 1991 №3 С 19-21

6 Gubanova L , Putilin Е Thin film Amplitude Formino Elements // The 9th meeting on optical engeneering in Israel Oct 1994 Гез докл -p 41

7 Беззубик В В , Бепашенков Н Р , Губанова Л А , Путилин Э С и др Применение зеркал с квазитрапециадельным профилем распределения коэффициента отражения в резонаторах твердотельных лазеров высокой яркости //симпозиум "Прикладнаяоптика-94" Тез докл С-Петербург, 1994-С 43

8 Губанова Л А , Путилин Э С Амплитудно-фазовые фильтры симпозиум "Прикладная оптика-94" Тез докл С-Петербур1,1994 - С 28

9 Губанова Л А, Путилин Э С Интерференционные фипьтры, формирующие фазовые и амплитудные характеристики отраженного и прошедшего излучения //Оптический журнал 1995 N 8 - С 72-77

10 Аладов А В , Беззубик В В , Белашенков Н Р, Губанова Л А , Путилин Э С и др Применение зеркал с квазитрапецеидальным профилем распределения коэффициента отражения в резонаторах твердотельных лазеров высокой яркости // Оптический журнал 1995 N 8 - С 19-23

11 Беззубик В В , Белашенков Н Р , Губанова Л А , MB Инночкин, Карасёв В Б, Путилин Э С Формирование пространственных мод в резонаторах твердотельных лазеров, содержащих фазово-сопряженное зеркало // V международная конференция «Лазерные технологии '95» Тез докл -С 50

12 Aladov А V , Bessubik V V, Gubanova L А , Putilin Е S Ingressmg of brightess of soid-state pulsed lasers under apphctatcion of amplitude-phase filters // Techn Digest jf 8-th Laser Optics Conference Тез докл, S Peterburg, 1996 V2-C 52

13. Губанова Л A , Путилин Э С Создание пленок постоянной толщины на больших площадях//Известия ВУЗов Приборостроение 1996 - №2 - С 109-112

14 Беззубик В В, Белашенков Н Р, Губанова Л А, Путилин Э С Формирование пространственных мод в резонаторах с фазово-сопряженным зеркалом Известия ВУЗов Приборостроение 1996 2 ■ С 76-81

15 Беззубик В В, Белашенков Н Р, Губанова Л А, Путилин Э С Градиентные лазерные зеркала // Международ Конф "Прикладная оптика-96" Тез докл С-Пегербург 1996 -С 196

16 Белашенков Н Р, Губанова Л А, Путилин Э С, ПН Фимин Формирование волнового фронта отраженного излучения градиентными

зеркалами // Международ Конф "Прикладная оптика-96" С-Петербург Тездокл 1996 -С 197

17 Губанова Л А, Ломачев АВ, Путилин ЭС Влияние переходного слоя полированной детали на характеристики диэлектрических покрытий // Международ Конф "Прикладная оптика-96'" Тез докл С-Петербург 1996 -С 199

18 Белашенков Н Р, Губанова Л А, Путилин Э С и др Деформация зазерных мод в резонаторах с фазово-сопряженным зеркалом // Международ Конф "Прикладная оптика-96" Тез докл С-Петербург 1996 -С 270

19 Губанова Л Л , Дмитренко В А , Путилин Э С Градиентные зеркала для лазерных резонаторов // V Петербургской семинар-выставке "Лазеры для биологии и медицины" Тез докл Петербург 1997 -С 272

20 Алэдов А В , Беззубик В В , Белашенков Н Р , Губанова Л А, Путилин Э С и др Применение зеркал с переменным коэффициентом отражения в компактных твердотельных лазерных системах Известия вузов Приборостроение СПбИТМО 1998 №3 -С 53-56

21 Белашенков НР, Губанова Л А, Путилин ЭС, Фимин ПН Влияние точности изготовления градиентных лазерных зеркал на пространственные и энергетические характеристики излучения лазера с неустойчивым резонатором // VI Международ Конф "Лазерные технологии-98" Тездокл Шатура. 1998 -С 60

22 Губанова Л А , Дмитренко В А , Путилин Э С Зеркала с заданным профилем коэффициента отражения, исиользуемые в лазерных резонаторах// VI Международ Конф "Лазерные технологии-98" 1ез докл Шатура 1998 С 47

23 Губанова Л А, Карасев Н Н. Путилин Э С Исследование влияния технологических параметров осаждения покрытий на физико-механические и оптические характеристики деталей из полимеров // Конф Прикладная оптика-98" Тез докл коф СПб 1998 -С 68

24 Андреев С В , Губанова Л А, Путилин Э С Анализ характеристик оптических покрытий из алюминия, серебра и меди, полученных электроннолучевым испарением в вакууме// Конф Прикладная отпика-98" Тез докл СПб 1998 -С 19

25 Губанова Л А , КарасЬв Н Н , Путилнн Э С , Храмов В Ю Градиентные лазерные зеркала // Междунар Конф "220 лет геодезическому образованию в России Тездокл 1999 -С 215

26 Губанова Л А, Дмитренко В А, Путилин Э С Многослойные диэлектрические зеркала с переменным профилем коэффициента отражения для лазерных систем /' Оптический журнал 2000 N3 -Т67-С 91-97

27 Андреев С В , Губанова Л А , Путилин Э С Исследование тонких пленок на основе карбида бора и изотопа бора // РН1Ж Оптика — ФЦП «Интеграция» Санкт-Петербург Тез до к л 1999 -С 23

28 Андреев С В, Губанова Л А, НИ Карасев Шарабашкин И К Определение оптических постоянных тонких плёнок // РНПК Оптика — ФЦП «Интеграция» Тез докл Санкт-Петербург, 1999, -С 22

29 Андреев С В , Губанова Л А , Путилин Э С Коррекция физических свойств оптических деталей из полимерных материалов // Известия вузов Приборостроение 2001 Т 44 №1 -С 54- 58

30 Губанова Л А, Дмитренко В А, Путилин Э С Многослойные диэлектрические зеркала с переменным профилем коэффициента отражения для лазерных систем//Оптический журнал 2000 1 67 №3 -С 91-96

31 Андреев СВ, Губанова Л А Исследование оптических постоянных металлов // Оптические и лазерные технологии сборник статей, Санкт-Петербург, 2001,-С 74-83

32 Андреев С В, Губанова Л А Определение оптических постоянных металлических слоев // Оптические и лазерные технологии, сборник статей, Санкт-Петербург, 2001,-С 198-205

33 Губанова Л А, Карасев Н Н, Путилин Э С Втияние технологических параметров осаждения на механические и оптические характеристики покрытия деталей из полимеров // Известия высших учебных заведений Приборостроение 2000 Т 43 № б, -С 63-67

34 Губанова Л А, Гутман А.Б , Путилин Э С Просветляющие покрытия для УФ, видимой и ближней ИК области спектра // Междунар Конф «Прикладная оптика -2000» Тез докл Санкт-Петербург 2000 Том 1 -С 87

35 Губанова JT А , Ахмад Хафиз Широкополосные просветляющие покрытия для ИК-диапазона спеетра // Междунар Конф «Прикладная оптика -2000» Тез докл Санкт-Петербург 2000г Том 1 -С 19

36 Губанова Л А, Гутман А Б, Путилин Э С Ахроматические просветляющие покрытия для спектрального диапазона А.2 4 // Научно-техн конф «Технологий производства оптического стекла и материалов» Тез докл 2000, Москва -С 34

37 Губанова Л А, Путилин Э С Просветляющие ахроматические покрытия для оптических материалов с 139< n < 147 11 Конф к 100 -летаю СПбГИТМО(ТУ), Санкт-Петербург Тез докл 2000 -С 39

38 Губанова Л А, Путилин ЭС Ахроматические свеггоделительные непоглощающие покрытия // Российская научно-техническая конф «Оптика и научное приборостроение 2000 ФЦП «Интеграция» Тез. докл. Санкт-Петербург 2000 -С 26

39 Губанова Л А, Карасев В Б, Путилин ЭС Формирование слоев с меняющейся толщиной для градиентных зеркал лазеров // Всероссийская научно-техническая дистанционная конференция «Электроника» Тез докл Москва 2001-С 210

40 Губанова Л А, Карасев Н Н, Путилин Э С , Шакин А О исследование структуры диэлектрических плёнок на аморфных подложках// Всероссийская научно-техническая дистанционная конференция «Электроника» Тез докл Москва 2001 -С 212

41 Nikolov IР , Bushvarov I, Gubanova L А, Putilin Е S High Power Nd YAG Laser With Variable Reflectivity Mirrors // SPffi 2001 V 4397 -P 49-53

42 Губанова Л A, Дмитренко В A, Путилин Э С Формирование градиентных слоев с помощью круглых диафрагм и экранов // Оптический журнал 2003 №3 -С 50-53

43 Губанова Л А, Дмитренко В А, Путилин Э С, Студеникин Л М Синтез условий осаждения градиентных слоев Л Оптический журнал 2003 №8 -С 50-54

44 Губанова Л А , Путилин Э С , Перспективы развития оптики тонких пленок// Научно-технический вестник №5 «Оптические приборы, системы и технологии» СПбГИТМО Санкт-Петербург 2002 -С 139-142

45 Губанова JIА, Хафез Ахмад Просветляющие покрытия для ИК-области спектра // Научно-технический Вестник №5 «Оптические приборы, системы и технологии» СПбГИТМО Санкт-Петербург 2002 -С 155-158

46 Губанова Л А, Ярмолович А В исследование влияния режимов формирования тонких металлических пленок на их оптические постоянные// Научно-технический Вестник №5 «Оптические приборы, системы и технологии» СПбГИТЖ) Санкт-Петербург 2002 - С 158-161

47 Губанова Л А, Путилин Э С, Студеникин Л M Определение распределения толщины слоев, формирующих зеркала с заданным градиентом коэффициента отражения // Научно-технический вестник №5 «Оптические приборы, системы и технологии» СПбГИТМО Санкт-Петербург 2002 -С 161164

48 Губанова Л А , Карасев В Б , Путилин Э С , Студеникин Л M Критерий качества градиентных слоев получаемых методом термического осаждения // «Известия вузов Электроника» в рубрике Методы и техника измерений 2004 №1 -С 64-66

49 Губанова Л А, Карасев В Б , Путилин Э С , Студеникин Л M Синтез условий осаждения градиентных слоев // IV междунар научно-технической конф «Электроника и информатика -2002» Тез Докл Зеленоград 2002 часть 2 -С 252-253

50 Губанова Л А, Путилин ЭС, Студеникин Л M Влияние почожения диафрагмы на характер распределения толщины градиентных слоев // IV международной научно-технической конференции «Электроника и информатика -2002» Зеленоград Тезисы доклада 2002 часть I, -С 222-223

51 Губанова Л А, Дмитренко В А, Путилин ЭС, Студеникин Л M оптимизация условий осаждения градиентных зеркал, получаемых методом испарения веществ в вакууме // V Международной конференции Прикладная оптика Тез докл Санкт-Петербург октябрь 2002-С 151

52 Губанова Л А, Карасев В Б , Путилин Э С Использование подвижных диафрагм при формировании слоев переменной толщины // Оптический журнал 2003 -№11 -С 45-48

53 Губанова Л А , Карассв В Б , Путилин Э С Зеркала, корректирующие фазу отраженного излучения // Оптическим журнал 2004 №5 -С 62-66

54 Губанова Л А, Карасев В Б, Путилин Э С Клиновые интерференционные светофильтры для спектрального разделения каналов // II Всероссийская научно-техническая дистанционная конференция «Эчектроника» Тез докл М1ИЭ1 (ТУ) Москва 2003 - С 177-178

55 Губанова Л А, Карасев ВБ, Путилин ЭС Критерии выбора условий осаждения градиентных зеркал // II Всероссийская научно-техническая дистанционная конференция «Электроника» Тез докл МГИЭТ (ТУ) Москва 2003 -С 183-185

56 Белашенков Н Р , Губанова Л А , Карасев В Б , Путилин Э С , Студеникин Л М , Храмов В Ю Основы лазерной оптотехники СПбГУИТМО 2003 -258с

57 Г убанова Л А, Карасев В Б, Путилин Э С Интерференционные светофильт ры на основе полного внутреннего отражения // Научно-технический сборник СПБ1"УИТМО №13 Санкт-Петербург -2004 -С 192-197

58 Губанова Л А, Критерий выбора и синтез условий осаждения градиентных систем //Научно-техническии Вестник СПБГУИТМО №15 2004 -С 154-159

59 Губанова Л А, Путилин Э С Оценка эффективности просветляющих покрытий на элементах микрооптики // VI Международная конференция «Прикладная оптика» Санкт- Петербург октябрь 2004 Сборник трудов оптического общества им Д С Рождественского т 2 -С 133-136

60 Губанова Л А , Карасев В Б , Путилин Э С Использование эффекта полного внутреннего отражения для создания узкоиолосных светофильтров // VI Международная конференция «Прикладная оптика» Тез докл Санкт- Петербург, октябрь 2004 Сборник трудов онтическо! о общества им Д С Рождественского т 2 -С 148-152

61 Губанова Л А, Ван Аимин, Путилин ЭС Увеличение зоны равномерности покрытий при термическом иснарснии диэлектриков в вакууме // Оптический журнал 2006 -т 73- №8 - С 73-77

62 Губанова Л А, Путилин Э С Градиентные многослойные диэлектрические системы // Научно-технический вестник СПбГУИТМО №22, СПб 2005 -С 42-46

63 Губанова Л А, Карасев В Б, Путилин Э С Ахроматические просветляющие покрытия(Я1 Х2~1 3, р<1%) И Научно-технический вестник СПбГУИТМО №22, СПб 2005- С 47-52

64 Губанова Л А, Путилин Э С Формирование слоев с переменной толщиной при двойном вращении // Научно-технический вестник СПбГУИТМО 2006 -С 58-62

65 Губанова Л А, Карасев В Б, Путилин Э С Формирование градиентных слов на сферических подложках // Международная конференция «Прикладная оптика-2006» Тез Докл Санкт-Петербург, 16-20 октября 2006, - С 288-292

66 Губанова Л А , Карасев В Б , Путилин Э С Модель формирования слоев с заданным показателем преломления при одновременном испарении диэлектриков // Международная конференция «Прикладная оптика - 2006» Тез докл Санкт-Петербург, 16-20 октября 2006 -С 284-287

67 Губанова Л А, Путилин Э С Интерференционные покрытия, формирующие энергетические и волновые параметры излучения // Научно-технический вестник СПбГУИТМО №28, СПб 2005 -С 231

68 Губанова Л А, Путилин Э С Градиентные слои на сферических подложках// Оптический журнал 2008 №4 , т 75 - С 87-91

69 Губанова Л А лазерные зеркала с переменной по поверхности оптического элемента фазой // Оптический журнал 2008 -№4 -т 75- С 83-86

Тиражирование и брошюровка выполнены в учреждении «Университетские телекоммуникации» 197101, Санкт-Петербург, Саблинская ул, 14 Тел (812)233 4669 объем 2 пл. Тираж 100 экз.

Оглавление автор диссертации — доктора технических наук Губанова, Людмила Александровна

Введение.

Глава 1 ФОРМИРОВАНИЕ ГРАДИЕНТНЫХ СЛОЁВ

1.1. Формирование градиентных слоёв с помощью сложных диафрагм на оптических элементах с плоской поверхностью.

1.2. Формирование градиентных слоёв с помощью простейших неподвижных диафрагм.

1.3. Формирование градиентных слоёв с помощью пульсирующей диафрагмы.

1.4. Формирование градиентных слоёв с помощью диафрагм в виде полуплоскости.

1.5. Формирование градиентных слоёв с помощью диафрагмы в виде полуплоскости, меняющей своё положение в 57 пространстве.

1.6. Формирование градиентных слоёв с использование диафрагм простейшей формы на деталях, совершающих двойное вращение.

1.7. Формирование градиентных слоёв на сферической поверхности.

1.8. Формирование слоёв на подложках на подложках сферической формы, совершающих двойное вращение с диафрагмой, расположенной соосно.

1.9. Оптимизация условий осаждения при испарении из поверхностного испарителя через круглую диафрагму (экран).

1.10 Анализ влияния толщины диафрагмы.

1.11. Выводы.

Глава 2 ФОРМИРОВАНИЕ ГРАДИЕНТНЫХ

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ.

2.1. Анализ факторов, влияющих на распределение коэффициента отражения по поверхности оптического элемента.

2.2. Конструкции тонкоплёночных покрытий, используемых для создания градиентных систем.

2.2.1 Четвертьволновые зеркала.

2.2.2 Диэлектрические узкополосные фильтры.

2.3. Фазовые характеристики градиентных покрытий.

2.3.1 Фазовые характеристики градиентного слоя на подложке.

2.3.2 Фазовые характеристики градиентной диэлектрической системы, содержащей просветляющее покрытие, сформированное четвертьволновыми слоями.

2.3.3 Фазовые характеристики градиентной диэлектрической системы, содержащей просветляющее покрытие, сформированное нечетвертьволновыми слоями.

2.3.4 Фазовые характеристики диэлектрической системы, сформированной несколькими градиентными слоями на просветляющем покрытии, состоящем из четвертьволновых 140 слоёв.

2.3.5 Фазовые характеристики узкополосного диэлектрического светофильтра с градиентными разделительными слоями на просветляющем покрытии, сформированном четвертьволновыми слоями.

2.4. Выводы

Глава 3 СИНТЕЗ ГРАДИЕНТНЫХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

СИСТЕМ.

3.1. Синтез градиентных диэлектрических систем с малым коэффициентом отражения (один диэлектрический слой на положке).

3.2. Синтез однослойных градиентных систем, сформированных на просветляющем покрытии с оптической толщиной, слоёв, кратной четверти длины волны падающего излучения.

3.3. Анализ свойств многослойных градиентных систем.

3.4. Критерий определения условий осаждения градиентных слоёв с заданным распределением коэффициента отражения по поверхности оптического элемента.

3.5. Поиск требуемых условий изготовления оптических элементов с разными осесимметричными распределениями коэффициента отражения по их поверхности.

3.6. Поиск условий осаждения клиновых интерференционных светофильтров с заданным распределением пропускания по поверхности оптического элемента.

3.7. Выводы.

Глава 4 ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЕ

ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРАДИЕНТНЫХ ПОКРЫТИЙ.

4.1. Экспериментальное изготовление и исследование фильтров переменной плотности.

4.2. Экспериментальное изготовление и исследование зеркал с диаметром рабочей зоны менее 10 мм.

4.3. Экспериментальное изготовление и исследование зеркал с диаметром рабочей зоны более 50 мм.

4.4. Экспериментальное изготовление и исследование клиновых интерференционных фильтров.

4.5. Выводы.

Введение 2008 год, диссертация по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, Губанова, Людмила Александровна

Лазерное, оптическое приборостроение требует создания приборов и систем, удовлетворяющих современному этапу развития науки и техники. Задачей сегодняшнего дня является совершенствование устройств и методов контроля технологических процессов, связанных с нанотехнологиями. Контроль размеров наночастиц, образующихся как на стадии протекания реакций их образования, так и на стадии использования, требуют создания лазеров с высокой осевой яркостью. Эти же устройства найдут широкое применение в системах реализующих оптическую связь, как в свободном пространстве, так и в волоконно-оптических линиях. Увеличение объёма информации, передаваемой по линиям оптической связи не возможно без увеличения количества каналов реализуемых в пределах несущего интервала оптических частот. Решение перечисленных выше задач не возможно без использования оптических покрытий, свойства которых меняются по поверхности оптического элемента. Так для создания лазеров с высокой осевой яркостью необходимо использовать градиентные зеркала или «мягкие диафрагмы»[5,10,27]. Под терминами «градиентные зеркала» или «мягкие диафрагмы» понимают многослойные диэлектрические системы, свойства которых (энергетические или амплитудные коэффициенты отражения или пропускания) меняются вдоль радиуса оптического элемента. Для систем оптической связи необходимо использование элементов, свойства которых (положение и полуширина полосы максимального пропускания) так же меняются вдоль одной из координат. При создании устройств волоконно-оптической связи основной проблемой является разделение каналов связи. Для разделения каналов связи используется спектральное разделение опорного лазерного или светодиодного излучения. Спектральная ширина зоны используемого излучения составляет от нескольких до десятков нанометров. Для выделения, например, пятидесяти каналов необходимо выделить спектральный интервал шириной от нескольких десятых до одного нанометра. В настоящее время для этого используются узкополосные диэлектрические светофильтры с соответствующей полушириной. Основным недостатком таких светофильтров является их нестабильность в процессе эксплуатации, что приводит к периодическому или постоянному ухудшению светопропускания волоконно-оптических систем.

При широкозональном спектральном исследовании поверхности Земли, необходимом при проведении сельскохозяйственных работ, геологических изысканий, прогнозировании чрезвычайных ситуаций техногенного и природного характера в качестве необходимого устройства используются элементы, позволяющие получить спектральное разложение отражённого светового сигнала. В качестве таких элементов используется сканирующие спектрофотометры. Эти спектрофотометры могут использовать механические, электрооптические и иные способы разложения излучения в спектр. Однако, наиболее перспективным при создании малогабаритных спектрофотометров является использование клиновых фильтров совместно с ПЗС матрицей, регистрирующей излучение соответствующего спектрального диапазона.

Если в первом случае, для лазерных систем, диэлектрические зеркала обладают осевой симметрией, то во втором случае, применяемые диэлектрические системы могут обладать, как осевой симметрией, так и иметь плоскость симметрии. Создание и исследование свойств диэлектрических систем, обладающих осевой симметрией или имеющих плоскость симметрии на поверхности оптического элемента определяет актуальность работы.

Действительно, основными свойствами оптических покрытий являются возможность формирования энергетических и фазовых характеристик отражённого или прошедшего излучения [18,29,124]. Эти свойства интерференционных покрытий определяются функциями многих переменных: показателей преломления (п^, оптических толщин 0^) слоев, формирующих рассматриваемое покрытие, показателей преломления обрамляющих сред (п0,пт), длины волны (к), состоянием поляризации падающего под углом (а) излучения. Показатели преломления слоев в общем случае могут быть функциями координат. Перечисленный выше набор варьируемых параметров позволяет, изменяя значения одной или нескольких переменных в широких пределах, менять свойства всей рассматриваемой системы.

В последние годы значительная часть работ, связанных с изучением интерференционных покрытий оптических деталей, посвящена изучению и исследованию параметров плёнкообразующих материалов [6,39,40,90], созданию покрытий с заданными спектральными характеристиками, синтезу тонкоплёночных систем с требуемыми энергетическими характеристиками. Результатом этих исследований явились уточнённые параметры (показатель преломления и коэффициент поглощения) ряда плёнкообразующих материалов, работающих в широком спектральном диапазоне, программы синтеза интерференционных покрытий, позволяющие рассчитывать структуры диэлектрических покрытий, обеспечивающие требуемые энергетические характеристики. Большое внимание [110] уделяется рассмотрению покрытий, эксплуатационные параметры которых зависят от угла падения излучения на оптический элемент. На характеристики всех видов покрытий значительное влияние оказывает постоянство толщины слоёв и углов падения излучения во всех зонах поверхности детали.

При работе в сходящихся (расходящихся) световых пучках свойства этих систем существенно изменяются, если только форма поверхности подложки, на которую нанесено покрытие, не совпадает с формой падающего волнового фронта.

Одновременное формирование энергетических и фазовых (волнового фронта отраженного или прошедшего излучения) характеристик многослойными тонкопленочными покрытий исследовано значительно меньше, что объясняется теоретическими и экспериментальными трудностями в решении этой задачи. Актуальность такой задачи не подлежит сомнению, поскольку ее решение позволит создать элементы, формирующие заданный волновой фронт излучения в лазерных резонаторах (градиентные зеркала и «мягкие диафрагмы») и т.д.

Для обеспечения работы передающих телевизионных камер в условиях широкого изменения освещённости (от 1-2лк до 105 лк) передаваемого сюжета, необходимо дополнительно регулировать величину светового потока, создающего изображение на фотокатоде передающей трубки. Это необходимо в виду того, что динамический диапазон фотокатода, т.е. диапазон, где величина фотоэлектрического сигнала пропорциональна величине падающего светового потока, составляет 103 [8,33]. Для этого используются различные диафрагмы. Эти диафрагмы расположены в плоскости, близкой к апертурной диафрагме объектива и представляют собой тонкую плоскопараллельную пластинку толщиной 0.1-2 мм с нанесённым на неё поглощающим покрытием, пропускание которого вдоль радиуса меняется.

Изготовление экранирующих масок в настоящее время производиться либо методом фотолитографии, либо методом осаждения поглощающих материалов испарением в вакууме.

В общем виде задача одновременного формирования заданных энергетических и фазовых характеристик отраженного или прошедшего излучения сводиться к отысканию структуры многослойных систем [9,110]. Под структурой системы понимают количество, порядок расположения, показатели преломления, толщины слоев, а также распределение толщин одного или нескольких слоёв по поверхности оптического элемента.

Для ее решения необходимо применение покрытий, толщины слоев которых имеют заданное распределение по поверхности оптической детали. Такие слои называют градиентными, так как у них толщина слоя по поверхности оптической детали не постоянна, а имеет некий градиент.

В наиболее простом случае - нанесения дополнительного слоя вещества с переменной по поверхности подложки толщиной для изготовления параболических отражателей - эта задача была рассмотрена и решена в 1936 г. Стронгом [188]. Нанесение дополнительного слоя вещества на подложку производилась методом термического испарения в вакууме [42,129]. В качестве материала градиентного слоя использовался не прозрачный слой алюминия, поэтому постоянство коэффициента отражения и фазы отражённого излучения - по поверхности подложки выполнялось автоматически за счет того, что для непрозрачных пленок эти величины не зависят от толщины слоя, а определяются только комплексным показателем преломления материала пленки [1,13,125].

Работы, выполненные в последние годы, в основном, направлены на совершенствование технологии нанесения градиентных слоев, в качестве которых используются слои прозрачных диэлектриков SiO, SiC>2, ZnS и др.

Все вышесказанное делает проблему формирования слоев с заданным распределением толщины весьма актуальной, так как решение этой задачи необходимо при любом способе использования оптических покрытий. Следует отметить, что имеющиеся к настоящему времени способы управления профилем осаждаемых покрытий (например, при помощи масок-экранов) [109] не являются удовлетворительными по воспроизводимости, точности и производительности, что делает необходимым поиск других, более эффективных способов получения слоев с заданными геометрическими свойствами.

Целью работы является расширение области применения оптических покрытий для формирования фазовых и спектральных характеристик отражённого или прошедшего излучения. Для этого необходимо использовать слои, толщина которых является функциями радиальной координаты на поверхности оптического элемента. В этом случае возможно формирование не только спектральных, но и фазовых характеристик отражённого или прошедшего излучения.

Наибольший интерес представляет метод улучшения качества пучка, основанный на использовании в резонаторах отражателей с меняющимся по радиусу коэффициентом отражения [98,99,185,188]. Теоретически и экспериментально показано, что использование подобных оптических компонентов приводит к существенному улучшению выходных параметров лазерного излучения, а именно: к уменьшению расходимости и повышению энергетической эффективности лазера. Использование данной методики для улучшения выходных характеристик рассмотрено теоретически и реализовано практически во многих работах, где в лазерных системах, в качестве активных тел содержащих СОг и Nd:YAG и др., используются зеркала, сформированные на основе диэлектрических тонких пленок, нанесенных на подложку. Изменение коэффициента отражения по радиальной координате поверхности подложки чаще описывается супергауссовой функцией.

Элементом резонатора, обеспечивающим распределение коэффициента отражения по радиальной координате, является тонкопленочная диэлектрическая система, состоящая из m слоев с разными показателями преломления, нанесенных на плоскую или сферическую поверхность детали. Кроме обеспечения величины максимального отражения и распределения отражения по поверхности детали, в некоторых случаях, важно учитывать волновой фронт получаемого излучения, так как оптические покрытия могут вносить большие фазовые искажения или аберрации, которые существенно уменьшают осевую интенсивность в дальней зоне. Также важно учитывать фазовые характеристики, например, в низкоэнергетических процессах, таких как оптическая обработка данных и интерферометрия.

Целью даннойдаботы является разработка и исследование методов формирования оптических покрытий с заданным распределением коэффициента отражения (пропускания) по поверхности оптического элемента.

Достижение указанной цели невозможно без решения следующих задач:

- разработки методов создания градиентных слоев путём испарения плёнкообразующего вещества в вакууме с использованием диафрагм различной формы;

- определения факторов, влияющих на распределение толщины формируемого покрытия;

- определения параметров, влияющих на характер распределения коэффициента отражения по поверхности оптического элемента;

- анализа влияния структуры многослойной диэлектрической системы на характер распределения энергетических и фазовых характеристик градиентного покрытия по поверхности оптического элемента;

- анализа параметров, определяющих форму отражённого от градиентного покрытия волнового фронта;

- синтеза условий получения градиентных покрытий с заданными свойствами методом термического испарения плёнкообразующих веществ в вакууме.

Методы исследования: Для решения поставленной задачи были использованы основные положения теоретических моделей, описывающих энергетические и фазовые характеристики многослойных систем, образованных слоями из поглощающих и непоглощающих материалов, эмиссионные характеристики испарителей, влияние формы приёмной поверхности и формы диафрагмы на характер распределения толщины слоя по поверхности оптической детали. Для создания градиентных слоев с заданным распределением толщины или коэффициента отражения по поверхности оптической детали была разработана программа синтеза, позволяющая определить условия изготовления градиентного покрытия с использованием данного вида диафрагм.

Научная новизна работы состоит в следующем: состоит в обосновании возможности формирования градиентных тонких слоев при испарении плёнкообразующих материалов в вакууме, в решении научной проблемы формирования амплитудных и фазовых характеристик отраженного и (или) прошедшего излучения. Предложен метод формирования градиентных тонких слоев металлов и диэлектриков при испарении из малого поверхностного испарителя на подложки, вращающиеся или совершающие планетарное вращение с использованием диафрагм или экранов простейшей формы, размещаемых между испарителем и подложками. Показано что: заданное распределение толщины слоя по поверхности оптической детали может быть получено при его формировании в вакууме методом термического испарения с помощью диафрагм (экранов) простейшей формы, путём корректировки эмиссионных характеристик испарителей; ^ характер распределения толщины слоя по поверхности оптического элемента определяется радиусом испарителя (или его удалением от оси вращения деталей, в случае .малого поверхностного испарителя), расстоянием от плоскости, в которой расположен испаритель, до плоскости расположения детали, радиусом диафрагмы (экрана), расстоянием от оси вращения до центра диафрагмы; расстоянием от края диафрагмы до оси вращения деталей для диафрагм в виде полуплоскости, расстоянием между плоскостями, в которых расположены диафрагмы и испаритель, формой приёмной поверхности оптического элемента поверхности; характер распределения коэффициента отражения по поверхности оптического элемента определяется не только распределением геометрической толщины слоя, но и показателем преломления материала, из которого изготовлен этот слой, максимальной оптической толщиной слоя, структурой покрытия (количеством слоёв с переменной и постоянной толщиной, а так же их показателями преломления).

Установлено влияние характера распределения толщины слоя, показателя преломления материала, из которого он формируется, максимальной толщины слоя, структуры покрытия на форму волнового фронта отражённого (прошедшего) излучения;

Экспериментально показано, что для получения слоёв, распределение толщины которых по поверхности оптического элемента заранее заданно, необходимо использовать разработанную универсальную технологическую оснастку, предназначенную для промышленных вакуумных установок типа ВУ.

Практическая значимость работы заключается в том, что проведённые исследования позволили:

Рассчитать условия формирования лазерных зеркал с заданным распределением коэффициента отражения по поверхности оптического элемента.

Определить степень влияния радиуса диафрагмы, её расположения относительно детали и испарителя, скорости изменения радиуса диафрагмы и её положения относительно плоскости испарителя на характер распределения толщины слоя по поверхности оптического элемента.

Синтезировать и реализовать: лазерные диэлектрические зеркала с заданным распределением коэффициента отражения по поверхности оптического элемента; оттенители (фильтры переменной плотности) с заданным распределением коэффициента пропускания по поверхности оптического элемента; клиновые интерференционные светофильтры с заданным распределением длины волны максимального пропускания по поверхности оптического элемента;

Разработать условия создания равномерного покрытия на больших площадях с помощью использования диафрагм простейшей формы.

Разработать конструкции подложкодержателей, позволяющие одновременно изготавливать несколько лазерных зеркал с заданным распределением коэффициента отражения по поверхности оптического элемента.

Спроектировать и реализовать универсальную технологическую оснастку для изготовления градиентных диэлектрических лазерных зеркал различного диаметра.

Определить:

-условия изготовления оптических элементов с разными осесимметричными распределениями коэффициента отражения по их поверхности.

Результаты работы и её выводы в настоящее время реализованы на кафедре оптических технологий СПбГУИТМО, в ЗАО УНП «Лазерный центр ИТМО», в ФИООЛИСе, в Белорусско-японском исследовательском центре.

Отдельные результаты диссертационной работы использованы в учебном процессе на кафедре - в курсе лекций по дисциплинам «Технология оптических покрытий», «Специальные вопросы оптической технологии», «Перспективные оптические технологии», «Оптика тонких плёнок» в курсовом и дипломном проектировании.

Защищаемые положения:

Толщина слоя формируемого покрытия определяется формой, характером перемещения используемых диафрагм, формой поверхности, расположением и способом перемещения оптического элемента относительно испарителя при формировании покрытий методом термического испарения материалов в вакууме;

Энергетические и фазовые характеристики отражённого и прошедшего излучения, формируемые интерференционными системами, определяются градиентными слоями с заданным распределением толщины слоев по поверхности оптического элемента;

Процесс формирования тонких слоёв с управляемым коэффициентом отражения по поверхности подложки при испарении плёнкообразующих материалов в вакууме на подложках, вращающихся или совершающих планетарное вращение с использованием простейших диафрагм (экранов), размещённых между испарителем и подложками.

Результаты экспериментального исследования оптических характеристик градиентных покрытий.

Апробациядаботы: Результаты работы обсуждались на научнотехнических конференциях: Методы изготовления и контроля асферических поверхностей -М.ТТНТТТ Информации 1990, The 9th meeting on optical engeneering in Israel. Oct. 1994, "Прикладная оптика-94". С-Петербург, 1994, V международной конференции «Лазерные технологии '95», Techn. Digest jf 8-th Laser Optics Conference, S. -Peterburg, Международной конференции "Прикладная оптика-96", V Петербургской семинар-выставке "Лазеры для биологии и медицины", С.-Петербург, октябрь, 1997, VI Международной конференции "Лазерные технологии-98". Шатура, 1998, Конференции "Прикладная оптика-98", Международной конференции "220 лет геодезическому образованию в России" 1999, РНПК Оптика — ФЦП «Интеграция». Санкт-Петербург, 1999, Международной конференции « Прикладная оптика -2000». Тезисы докладов. Санкт-Петербург, с. 19, 2000г., конференции к 100 -летию СПбГИТМО(ТУ), Санкт-Петербург.2000, на Российская научно-практической конференции «Оптика и научное приборостроение - 2000 ФЦП «Интеграция» Санкт-Петербург.2000, на Всероссийской научно-технической дистанционной конференции

Электроника", Москва, ноябрь 2001 г, IV международной научно-технической конференции «Электроника и информатика -2002» Зеленоград, 2002, V Международной конференции ПРИКЛАДНАЯ ОПТИКА, Санкт-Петербург октябрь 2002, II Всероссийская научно-техническая дистанционная конференция «Электроника» МГИЭТ (ТУ) Москва 2003, VI Международная конференция «Прикладная оптика» Санкт- Петербург, октябрь 2004, Международная конференция «Прикладная оптика - 2006», Санкт-Петербург, 16-20 октября 2006, Москва, Международная конференция «Оптика - 2007», 23-25 октября 2007.

Публикации: По основным результатам, представленным в диссертации опубликована 62 работы и получено 1 авторское свидетельство, перечисленные в приложении. Диссертация состоит из четырёх глав

В первой главе рассматривается возможность формирования интерференционных слоёв с заданным распределением толщины слоя по поверхности оптического элемента с помощью диафрагм (экранов) простейшей формы. Показано, что на характер распределения толщины слоя при формировании его термическим методом в вакууме на характер распределения оказывают влияния следующие факторы: форма диафрагмы (экрана) - круглое отверстие, диск, полуплоскость; расстояние между плоскостями, в которых расположен испаритель и деталь; радиус испарителя (при использовании кольцевого поверхностного испарителя) или его удалением от оси вращения детали (при рассмотрении малого поверхностного испарителя);

- радиус диафрагмы (экрана) или удаление диафрагмы в виде полуплоскости от оси вращения детали;

- расстояние между плоскостью, в которой расположен испаритель и плоскостью, в которой находиться диафрагма (экран);

- форма поверхности оптического элемента, на которую наносится покрытие с заданным распределением толщины слоя;

- расстоянием между осью вращения детали и испарителем или расстоянием между осями симметрии кольцевого испарителя и детали;

- расстояние, между осями вращения подложки и ось вращения подложкодержателя;

- скорость изменения радиуса диафрагмы (экрана), амплитуда её раскрытия, (в случае рассмотрения пульсирующих диафрагм);

- скорость и амплитуда изменения расстояния между плоскостями, в которых расположена диафрагмы и испаритель;

- соотношение между скоростями вращения деталей и подложкодержателя при формировании слоя при планетарном вращении.

В главе рассмотрена возможность получения равномерного слоя на больших площадях с помощью использования диафрагмы простейшей формы. В данной главе приводятся некоторые возможные распределения толщины слоя по поверхности оптического элемента, при формировании их методом термического испарения веществ в вакууме.

Вторая глава посвящена рассмотрению факторов, влияющих на получение заданного распределения коэффициента отражения и на характер формы волнового фронта отражённого (пошедшего) излучения. Здесь показано, что на характер распределения коэффициента отражения существенное влияние оказывает не только распределение геометрической толщины слоя по поверхности оптической детали, но и показатель преломления материала, из которого формируется этот слой. Помимо этого, распределение коэффициента отражения по поверхности оптической детали определяется максимальной оптической толщиной градиентного слоя, а также структурой рассматриваемого покрытия. Здесь под структурой покрытия понимается общее количество слоёв, их показатели преломления, а также количество и расположение градиентных слоёв и слоёв с постоянной толщиной. Поскольку градиентные диэлектрические системы нашли широкое практическое применение в качестве лазерных зеркал, которые формируются из диэлектрического слоя (слоёв) с заданным распределением толщины на просветлённой поверхности, то в главе дан анализ влияния структуры просветляющего покрытия на характер распределения коэффициента отражения.

В данной главе рассмотрено влияние градиентного слоя на форму отражённого волнового фронта. Показано, что форма отражённого волнового фронта определяется характером распределения геометрической толщины градиентного слоя, показателем преломления материала, из которого он изготовлен. В зависимости от соотношения показателей преломления материала подложки и плёнкообразующего материала, из которого изготовлен градиентный слой, форма отражённого фронта может быть как сходящейся, та и расходящейся. На форму отражённого волнового фронта оказывает существенное влияние так же и структура рассматриваемого покрытия.

Третья глава посвящена вопросу синтеза условий формирования градиентных слоёв с заданным распределением толщины слоя и с заданным распределением коэффициента отражения по поверхности оптического элемента. Рассмотрены различные способы (аналитический способ, использование критерия качества) для нахождения условий формирования градиентных слоёв с использованием простейших диафрагм, имеющих форму диска, отверстия или полуплоскости, диафрагм, смещённых относительно центра вращения детали, диафрагм, меняющих свои размеры и положение относительно испарителя в процессе формирования слоя. В данной главе рассмотрен синтез условий получения градиентных слоёв с малым коэффициентом отражения, нанесённых как непосредственно на оптическую деталь, так и сформированных на просветляющих покрытиях, оптические толщины слоёв которого кратны четверти рабочей длины волны или на неравнотолщинном, оптические толщины которого не кратны четверти рабочей длины волны. Показана возможность синтеза как градиентных диэлектрических систем слоёв, у которых коэффициент отражения меньше 0.3, так и более, вплоть до 0.9. Последнее достигается как за счёт включения в градиентное покрытие нескольких градиентных слоёв с чередующимися показателями преломления (высоким и низким), так и сочетания слоёв с постоянной толщиной со слоями, имеющими заданное распределение слоя по поверхности оптического элемента.

В данной главе рассмотрен поиск требуемых условий изготовления оптических элементов с разными осесимметричными распределениями коэффициента отражения по их поверхности. Помимо этого показана возможность создания условий осаждения клиновых интерференционных светофильтров с заданным распределением пропускания по поверхности оптического элемента. Для реализации таких фильтров необходимо, чтобы при заданном распределении толщины слоя по одной координате на плоскости, толщина слоя по другой оставалась неизменной. Величина градиента диэлектрического слоя будет определять разрешающую способность клинового фильтра.

В четвёртой главе описана технология изготовления и исследование оптических свойств градиентных тонкослойных покрытий. Показаны конструкции технологических оправ, обеспечивающих центрировку градиентного слоя и оптической детали. Приведены характеристики экспериментально изготовленных фильтров переменной плотности, представлен разброс характеристик мелкосерийной партии таких фильтров. В главе приведены основные характеристики градиентных зеркал лазерных резонаторов, изготовленных на стандартной вакуумной установки ВУ-1А с использованием разработанной технологической оснастки. Определены конструкции диэлектрических покрытий, формирующих градиентные зеркала. Рассмотрена схема установки для контроля распределения коэффициента отражения по поверхности оптического элемента. Экспериментально исследованы искажения распределения коэффициента отражения реально изготовленных зеркал. Дан анализ возникновения отклонений в распределении коэффициента отражения градиентных зеркал и приведены причины отличия этого распределения от расчётного. Показано, что при изготовлении диэлектрических зеркал с диаметром рабочей зоны менее 10 мм и зеркал с диаметром рабочей зоны более 50 мм следует использовать технологическую оснастку для закрепления оптического элемента в вакуумной камере различной конструкции. В первом случае максимальная толщина градиентных слоев, формирующих покрытие, контролируется по «свидетелю», во втором - непосредственного по детали.

В данной главе так же рассмотрена технология изготовления и контроля клиновых интерференционных фильтров. При изготовлении клиновых интерференционных фильтров необходимо получить градиент слоя по одной координате и постоянство толщины по другой. Для реализации этого следует использовать экран в форме полуплоскости. При контроле готового покрытия необходимо помнить, что полуширина готового фильтра незначительна и для близких координат подложки длина волны максимального пропускания различна, что усложняет контроль готового изделия. Представленные в работе характеристики клиновых фильтров подтверждают дееспособность данной методики.

Результаты работу и её выводы в настоящее время реализованы в «УНП Лазерный центр ИТМО», СП ЛОТИС ТИИ г. Минске, ФПГУ ГОИ им.С.И.Вавилова, ЛОМО.

Отдельные результаты диссертационной работы использованы в учебном процессе на кафедре - в курсе лекций по дисциплинам «Технология оптических покрытий», «Специальные вопросы оптической технологии», «Перспективные оптические технологии», «Оптика тонких плёнок» в курсовом и дипломном проектировании.

Заключение диссертация на тему "Градиентные интерференционные системы"

Выводы.

На основе теоретических исследований, приведённых в предшествующих разделах, разработана технология изготовления градиентных интерференционных покрытий. Для реализации этой технологии предложена и изготовлена оснастка, позволяющая реализовать градиентные металлические, метало диэлектрические и диэлектрические осесимметричные системы диаметрами менее 10мм и диаметрами, лежащими в интервале от 10 до 100мм, а так же системы, обладающие плоскостью симметрии и установки для контроля их оптических характеристик. Оснастка разработана применительно к промышленным вакуумным установкам типа ВУ производства Сморгонского оптико-механического завода, которыми оснащены большинство предприятий отрасли.

Изготовлены и исследованы оптические свойства оттенителей, градиентных лазерных зеркал, световой диаметр которых составляет 2-8 мм и 40-50мм и клиновых систем на плоскопараллельных подложках размером 10мм х 14мм.

Заключение

Показано, что градиентные слои на оптических элементах с плоской и сферической поверхностью могут быть получены при испарении из маленького поверхностного испарителя на подложки, вращающиеся вокруг своей оси, или подложки, совершающие планетарное вращение, с помощью простейших диафрагм, как неподвижных, так и меняющих своё положение в пространстве (пульсирующих); экранов, неподвижных или пульсирующих, расположенных между испарителем и подложками.

Установлены связи между относительной толщиной слоя, радиусом диафрагмы, расстоянием от оси вращения подложек или подложкодержателя до испарителя, удалением подложкодержателя до плоскости испарителя, расстоянием от плоскости, в которой расположена диафрагма до испарителя при испарении из маленького поверхностного испарителя на вращающиеся или совершающие планетарное вращение подложки (с плоской или сферической поверхностью). При рассмотрении пульсирующих диафрагм учтено влияние скоростей изменения радиуса диафрагмы и расстояния от плоскости испарителя до плоскости диафрагмы во времени, а также отношение угловых скоростей подложкодержателя и подложек в случае планетарного вращения.

Для подложек со сферической формой поверхности установлена зависимость относительной толщины слоя от знака и радиуса кривизны поверхности.

Получена зависимость относительного распределения толщины слоя по плоской поверхности оптического элёмента для случая, когда деталь совершает планетарное (двойное) вращение, а диафрагма вращается как совместно с оптическим элементом, так и независимо. Показано, что, в этом случае, распределение толщины слоя определяется отношением скоростей вращения подложки и подложкодержателя, расстоянием от оси вращения подложкодержателя до испарителя, расстоянием между осями вращения подложки и подложкодержателя, диаметром диафрагмы, расстоянием от оси диафрагмы до оси вращения подложки, отношением скоростей вращения подложкодержателя и диафрагмы, расстояниями между плоскостью, в которой расположен испаритель и плоскостью подложкодержателя, а так же плоскостью, в которой расположен испаритель и плоскостью, в которой расположена диафрагма.

Показана возможность увеличения зоны равномерности толщины слоя на оптических элементах с плоской поверхностью при испарении плёнкообразующих материалов в вакууме на промышленных вакуумных установках при использовании круглых экранов.

Показано, что величина и характер распределения коэффициента отражения по поверхности оптического элемента, на который нанесена или отсутствует просветляющая система, определяются соотношением между показателями преломления слоя и подложки, а также максимальной толщиной градиентного слоя в центре.

Показано, что форма отражённого волнового фронта зависит от толщины градиентного слоя в центре оптического элемента и от соотношения между показателями преломления подложки и материала, из которого сформирован градиентный слой. В зависимости от соотношения между показателями преломления подложки и градиентного слоя, фронт

Показано, что при формировании градиентного слоя на оптическом элементе, содержащем просветляющую диэлектрическую систему, коэффициент отражения при тех же значениях показателя преломления плёнкообразующих материалов достигает больших значений. Форма отражённого волнового фронта более сложным образом зависит от максимальной толщины градиентного слоя, показателя преломления материала, из которого сформирован градиентный слой и конструкции просветляющего покрытия (двухслойное: четвертьволновое или с толщинами, отличающимися от 0.25 Ао). При использовании просветляющей системы, толщины слоёв которой равны 0.25 Ао, форма волнового фронта соответствует плоской с точностью до 0.06 Ао независимо от показателя преломления материала, из которого изготовлен градиентный слой. При формировании градиентного покрытия на просветляющем покрытии, толщины слоёв которого не кратны 0.25 Ао, наблюдается аналогичная картина, однако при малых значениях показателя преломления градиентного слоя форма волнового фронта отличается от плоской, максимальное отличие составляет 0.18Ао.

Показано, что для интерференционных покрытий, содержащих несколько градиентных слоёв, нанесённых на поверхность оптического элемента с просветляющей диэлектрической системой и формирующих зеркальное покрытие, величина коэффициента отражения и форма волнового фронта отражённого излучения зависят от структуры и количества градиентных слоёв.

Показано, что для увеличения разности фаз между падающей и отражённой волнами при одинаковом законе изменения толщины слоёв необходимо использовать диэлектрические системы, состоящие из двух волны может быть, как сходящимся расходящимся подсистем, каждая из которых образована слоями с большой и малой разницей в показателях преломления. При этом, если сочетать две системы, состоящие из 27 четвертьволновых слоев ZnS и М^Р2 (показатели преломления 2.3 и 1.38) и 20 слоев 8Ю2 и М^;Р2 (показатели преломления 1.45 и 1.38), изменение разности фаз между падающей и отражённой волнами при примерно одинаковом изменении толщины слоёв увеличиться в два с половиной раза, а общее изменение формы волнового фронта отражённого излучения измениться с 2.9 Хо до 9 Хо, т.е более, чем в три раза.

Показано, что градиентные слои в составе интерференционных диэлектрических узкополосных светофильтров позволяют изменять коэффициент отражения от максимального значения, близкого к единице (0.99) до минимального значения, близкого к нулю (0.001), при условии, что в состав интерференционного светофильтра входит просветляющая система, которая может быть расположена как на подложке, так и на интерференционном светофильтре. Форма отражённого волнового фронта будет определяться распределением разделительного слоя по поверхности оптического элемента.

Показано, что разность фаз между падающей и отражённой волнами для зеркальных покрытий меняется по линейному закону в зоне, где величина коэффициента отражения слабо зависит от изменения толщины слоя. Форма волнового фронта отражённого излучения в этой зоне определяется изменением толщины и слабо влияет на формирование волнового фронта отражённого излучения. В зоне, где коэффициент отражения быстро изменяется, форма волнового фронта определяется не только изменением толщин градиентных слоёв, но и изменением разности фаз между падающим и отражённым излучением.

Показано, что в зависимости от количества градиентных слоев и их расположения в диэлектрической системе изменение формы волнового фронта находится в интервале от 0.15 Ло до 9 Хо

Для градиентных систем, содержащих один слой с меняющейся по поверхности оптического элемента толщиной, получено аналитическое выражение, позволяющее установить связь между распределением коэффициента отражения и распределением толщины градиентного слоя по поверхности оптического элемента.

Проведён анализ свойств многослойных диэлектрических зеркал, в результате которого показано, что определяющими факторами выбора плёночной системы являются: близость распределений Я(р) систем к требуемому распределению, фазовые соотношения, сложность конструкции, величина максимальной толщины градиентного слоя, количество градиентных слоёв, технология изготовления.

На основе анализа свойств многослойных диэлектрических систем предложен критерий выбора условий осаждения этих систем. Критерий выбора условий осаждения заключается в поиске условий, при которых наблюдается наименьшее расхождение между заданным и реально реализуемым распределением коэффициента отражения по поверхности оптического элемента. При осаждении покрытий используется метод термического испарения веществ в вакууме и разнообразные простейшие диафрагмы, помещаемые между испарителями и оптическими элементами.

С использованием предложенного критерия определены условия осаждения диэлектрических систем, у которых коэффициент отражения по поверхности оптического элемента может быть представлен в виде линейных, квадратичных, гауссовых и псевдогауссовых функций. Показано, что степень совпадения реально реализуемых и требуемых осесимметричных распределений коэффициента отражения существенно зависит от структуры используемой диэлектрической системы, т.е. числа слоёв и показателей преломления плёнкообразующих материалов При реализации данного распределения в стандартной вакуумной установке ВУ-1А, имеющей расстояние от малого поверхностного испарителя до оси вращения деталей 230мм, расстояние между плоскостью, в которой расположен испаритель и плоскостью, в которой расположены детали 460мм были рассчитаны условия формирования слоёв с заданным распределением коэффициента отражения. Для распределений коэффициента отражения вида: 11(р) = 11(0)(1 - 0.8р2 + 0.05р), К(0)Ю.77 оптимальный результат получен при радиусе диафрагмы, расположенной в плоскости, параллельной плоскости испарителя, Га - Змм, расстоянии между плоскостями размещения испарителя и диафрагмы Ь-455мм;

Я(р) = Щ0)(1 - О.Зр), гй - 2.5мм, Ь-454мм; Я(р) = К(0)е"(р/1Л)2 га - 1.8мм, Ь-456.5мм.

Проведён анализ свойств светофильтров, построенных по схеме интерферометра Фабри-Перо. Показано, что для создания клиновых интерференционных светофильтров, перекрывающих видимый диапазон спектра целесообразно ввиду меньшего перепада толщин разделительного слоя использовать металлодиэлектрические светофильтры высоких порядков (перепад толщины разделительного слоя для светофильтров первого порядка реализуется при отношении 1:2.2, второго - 1:1.5, третьего- пятого, -1:1.4).

Показано, что для распределений толщины слоёв с линейно меняющейся толщиной п о поверхности оптического элемента, степень совпадения реально реализуемого и заданного распределений зависит от относительного расположения экрана, испарителя и оптического элемента, вида экрана (в виде полуплоскости, диска) или круглой диафрагмы и характера перемещения оптического элемента относительно испарителя в пространстве.

На основе теоретических исследований разработана технология изготовления градиентных интерференционных покрытий. Для реализации этой технологии предложена и изготовлена оснастка, позволяющая реализовать градиентные металлические, метало диэлектрические и диэлектрические осесимметричные системы диаметрами менее 10мм и диаметрами, лежащими в интервале от 10 до 100мм, а так же системы, обладающие плоскостью симметрии, так же схемы контроля их оптических свойств.

Изготовлены и исследованы оптические свойства оттенителей, градиентных лазерных зеркал, световой диаметр которых составляет 2-8 мм и 40-50мм и клиновых систем.

Библиография Губанова, Людмила Александровна, диссертация по теме Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы

1. Абелес Ф. Оптические свойства металлических плёнок // Физика тонких плёнок М.Мир, 1973- т.6 -С.171-227.

2. Авилов В.П., Хосилов А. Устройство для получения кольцевых переменных интерференционных светофильтров //Оптико-механическая промышленностью .1988.-№ 1 -С .29-3 3

3. Аладов A.B., Беззубик В.В., Белашенков Н.Р., Губанова Л.А., Путилин

4. С. Применение зеркал с квазитрапецеидальным профилем распределения коэффициента отражения в резонаторах твердотельных лазеров высокой яркости //Оптический журнал 1995.- N 8.- С. 19-23.

5. Аладов A.B., Беззубик В.В., Белашенков Н.Р., Губанова JI.A., Карасев

6. B.Б., Назаров В.В., Путилин Э.С. Применение зеркал с переменным коэффициентом отражения в компактных твердотельных лазерных системах // Известия вузов. Приборостроение. СПб ИТМО. 1998. №3.1. C.53-56

7. Ананьев Ю.А. Комплексный эйконал и его применение // Доклад АН СССР.-1984. Т.-279. -№5. -С. 1087-1091.

8. Анищенко Л.М., Лавренюк С.Ю. Тепловые режимы подложек при нанесении пленочных покрытий // Физика и химия обработки материалов. 1981. -№2. -C.2I -25.

9. Аникичев С.Г., Котликов E.H., Прокашев В.Н. Зеркала со ступенчатым коэффициентом отражения для ступенчатых лазеров // «Оптика лазеров -93» -1993-T.l-c.258 тез. докл.

10. Барачевский В.А., Василевский О.Н., Сущёв Г.А. и др. Расширение светового диапазона телевизионных камер с помощью электрохромных светофильтров. // Техника средств связи, сер. Техника телевидения.-1981, сер.-вып.2 С. 13-18.

11. Баскаков А.Н., Тихонравов A.B. Синтез двухкомпонентных оптических покрытий // Оптика и спектроскопия. 1984.- Т.56.вып.5- С.915-919.

12. Белашенков Н.Р., Губанова Л.А., Карасёв В.Б., Путилин Э.С., Студеникин Л.М., Храмов Ю.В.// Основы лазерной оптотехники. СПбИТМО,- 2003.- с.258.

13. Белов В.А., Губанова Л.А., Василевский О.Н. Оттенители и фильтры переменной плотности на поверхностях сферических деталей // Техника средств связи, сер. Техника телевидения.-1990,-вып. 1 С.98-105.

14. Бергнинг П.Х. Теория и методы расчета оптических свойств тонких пленок Физика тонких пленок // под ред .Г.Хасса М.: Мир :- 1967. - Т.1 -С.91- 151.

15. Беннет Х.Е., Беннет Дж.М. Прецизионные измерения в оптике тонких плёнок // Физика тонких плёнок / Под ред. Г.Хасса и Р.Э.Туна М.: Мир, 1970- т.4 с.7-122.

16. Берндт К.Г. Методы контроля и измерения толщины тонких пленок и способы получения, пленок, однородных по толщине // Физика тонких пленок под ред. Г.Хасса М., Мир, -1963. -ТЗ.-С.7-57.

17. Болыпанин А.Ф., Казаков E.H., Путилин Э.С. Исследование возможности безмасочной вакуумной асферизации //Оптико-механические системы. Тем.сб. трудов ЛИТМО, Л., ЛИТМОД986.-С.45-51.

18. Болыпанин А.Ф., Путилин Э.С. Формирование асферических тонких слоёв на плоской подложке //сб. Прогрессивные методы изготовления и контроля современных оптических и опто-электронных приборов. Межвузовский сборник/ Новосибирск, НИИГА и К .-1982.-С.30-34

19. Бобровский А.Н., Запряжный Ю.П., Левченко Е.Б., Мыльников Г.Д. Коррекция волнового фронта в системе интерферометр — нелинейная среда // Квантовая электроника 16, №5,1989 С.409-411.

20. Бобровский А.Н, Левченко Е.Б. Исправление волнового фронта и усиление яркости фазового изображения в системе фазово-контрастный интерферометр нелинейная среда // Квантовая электроника -1992 -№6. -С.593-595.

21. Бобровский А.Н., Левченко Е.Б., Мыльников Г.Д. Двумерное вырожденное смешение двух волн в нелинейной среде // Квантовая электроника -18, №5,-1991 -С.613-615

22. Болыпанин А.Ф., Жиглинский А.Г., Путилин Э.С. Формирование плёнок постоянной толщины на осесимметричной подложке //Оптико-механическая промышленность -1978. -№3.-С.41-46.

23. Болыпанин А.Ф., Путилин Э.С. Казаков E.H., Способ получения отражающих асферизующих покрытий // Положительное решение по заявке № 3924860 /31 33/1003091 от 22.12.86.

24. Болыианин А.Ф., Казаков E.H., Путилин Э.С. Способ получения асферических поверхностей // Положительное решение по заявке3938612/31 -33/111645 от 9.12.86.от 21.02.83.

25. Болыпанин А.Ф., Жиглинский А.Г., Путилин Э.С., Парчевский С.Г. Формирование пленок постоянной толщины на осесимметричной подложке//Оптико-механическая промышленность . 1978. №3. С.39-42.

26. Борисов М Ф., Котликов Е.Н, Прокашев В.Н, Родионов А.Ю. Формирование мощного узконаправленного лазерного излучения для дальней транспортировки.// Оптический журнал т.66 - №11 -1999.

27. Борисов М Ф., Котликов Е.Н, Прокашев В.Н, Родионов А.Ю. Сравнительные исследования зеркал с профилированным отражением для неустойчивого резонатора // «Оптика лазеров -93» -1993-t.1-c.96 тез. докл.

28. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука. 1970. —856 с.

29. Бронштейн И. Н., Семендяев К. А. Справочник по математике. М.: Наука. 1986. 544с.

30. Ван Аймин, Губанова Л.А., Путилин Э.С.Увеличение зоны равномерности покрытий при термическом испарении диэлектриков в вакууме // Оптический журнал 2006 т.73. №8 . С.73-77.

31. Василевский О.Н., Губанова JI.A., Путилин Э.С.Получение плёнок с большим градиентом толщины методом вакуумного напыления //Техника средств связи, серия Техника телевидения 1989 вып.1 С. 102-107

32. В асилевский О.Н., Соколов В.А. Расширение диапазона регулировки светосилы объективов телевизионных камер // Техника средств связи, сер. Техника телевидения.-1982, сер. -вып.4 С.74-77.

33. Васильев А.ф. Теневые методы .-: Наука, 1968. -400с.

34. Введенский В.Д., Метельников A.A., Фурман Ш.А. Ахроматические просветляющие покрытия для стекол с показателем преломления 1.46-1.80 // Оптико—механическая промышленность.- 1980, № 3 С.32-34.

35. Введенский В.Д., Метельников A.A., Столов Е.Г., Фурман Ш.А. Ахроматические Просветляющие покрытия на основе тугоплавких окислов // Оптико-механическая промышленность. 1980.-№11. С.31-34.

36. Введенский В.Д., Столов Е.Г. Синтез интерференционных оптических покрытий// Оптико-механическая промышленность. -1981.-№ 7.- С.59-61.

37. Вахитов Н.Г. Открытые резонаторы с зеркалами, обладающими переменным коэффициентом отражения // Радиотехника и электроника.-1965.Е-10, №9. -С. 1676-1683

38. Гайнутдинов И.С., Несмелов Е.А., И.Б.Хайбуллин Интерференционные покрытия для оптического приборостроения Казань // «Фэн» 2002 591с

39. Гайнутдинов И.С., Несмелов Е.А., Михайлов A.B., Иванов В.П., Абзалова Г.И. Свойства и методы получения интерференционных покрытий для оптического приборостроения Казань // «Фэн» 2003 423с.

40. Гвоздков А.Н., Багриновский A.A., Каюнов Ю.А. Устройство для изготовления нейтральных светофильтров переменной плотности.

41. Глэнг Р. Вакуумное испарение // Технология тонких пленок. М. Сов.радио. 1977. T.I. С.9 -174.

42. Голубева Г.Н., Клочков A.M., Шапочкин Б.А. Белозерова Ж.и., Афанасьев К.Н. Способ получения асферических поверхностей //а.с. №585133 класс СОЗ с 17/30

43. Горелик В.В., Колчев Б.С., Плотников A.C. Установка для изготовления асферических поверхностей оптических деталей // а.с.300539, класс С 23 с 13/08. Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки, 1971. № 13.

44. Гришина Н.В., Тихонравов А.В. Синтез оптических покрытий при наклонном падении света с использованием условий оптимизации // Оптика и спектроскопия. 1988. Т.65. вып.5. С.1170-1174.

45. Губанова Л.А., Путилин Э.С. Интерференционные покрытия, формирующие энергетические и волновые параметры излучения Спб: СПбГУИТМО. 2006 - 220с.

46. Губанова Л.А., Дмитренко В.А., Путилин Э.С. Формирование градиентных слоев с помощью круглых диафрагм и экранов // Оптический журнал. 2003. Т.70. №3. С.50-54.

47. Губанова Л.А., Карасёв В.Б. Путилин Э.С. Формирование градиентных слов на сферических подложках.// Международная конференция «Прикладная оптика 2006», Санкт-Петербург, 16-20 октября 2006, тез. докл. С. 288-292.

48. Губанова Л.А., Лазерные зеркала с переменной по поверхности оптического элемента фазой. //Оптический журнал №, т., 2008. т.75,- №4.-С.83-86

49. Губанова Л.А., Путилин Э.С.Создание пленок постоянной толщины на больших площадях. //Известия ВУЗов. Приборостроение, N 2, С.109-112, 1996.

50. Губанова Л.А., Беззубик В.В., Белашенков Н.Р., Путилин Э.С. Формирование пространственных мод в резонаторах с фазово-сопряженным зеркалом //Известия ВУЗов. Приборостроение, N 2, С. 76-81, 1996.

51. Губанова Л.А., Путилин Э.С. Амплитудно-фазовые фильтры //Симпозиум "Прикладная оптика-94". С-Петербург.- 1994.- С.28.- Тез. докл.

52. Губанова Л. А., Путилин Э.С. Интерференционные фильтры, формирующие фазовые и амплитудные характеристики отраженного и прошедшего излучения//Оптический журнал.- 1995. -№ 8.- С.72-77.

53. Губанова Л.А., Дмитренко В.А., Путилин Э.С. Многослойные диэлектрические зеркала с переменным профилем коэффициента отражения для лазерных систем. //Оптический журнал. -2000. -Т.67.-№3. -С 91-97.

54. Губанова Л.А., Карасёв В.Б., Путилин Э.С. Формирование слоёв с меняющейся толщиной для градиентных зеркал лазеров Всероссийская научно-техническая дистанционная конференция "Электроника", Москва, ноябрь 2001г Тез. Докл. С.85

55. Губанова Л.А., Дмитренко В.А., Э.С.Путилин Формирование градиентных слоёв с помощью круглых диафрагм и экранов // Оптический журнал -№3.-2003г.- С.50-53.

56. Губанова Л.А., Дмитренко В.А., Путилин Э.С., Студеникин Л.М. Синтез условий осаждения градиентных слоёв //Оптический журнал №8- 2003г.-С.50-54.

57. Губанова Л.А., Карасев В.Б., Путилин Э.С., Студеникин Л.М. Критерий качества градиентных слоёв, получаемых методом термического осаждения //«Известия вузов. Электроника» в рубрике: Методы и техника измерений 2004. № 1. С.64-66.

58. Губанова Л.А., Путилин Э.С., Дмитренко В.А., Студеникин Л.М. Оптимизация условий осаждения градиентных зеркал, получаемых методом испарения в вакууме. V Международной конференции Прикладная оптика, Санкт-Петербург октябрь -2002- С. 151 -Тез. Докл.

59. Губанова Л.А., Путилин Э.С., Карасёв В.Б. Использование подвижных диафрагм при формировании слоёв переменной толщины. //Оптический журнал -2003, -№11. -С. 45-48

60. Губанова Л.А., Карасёв В.Б., Путилин Э.С. Критерий выбора условий осаждения градиентных зеркал // II Всероссийская научно-техническая дистанционная конференция «Электроника» МГИЭТ (ТУ) Москва 2003 тез. докл. С. 183-185

61. Губанова Л.А., Критерий выбора и синтез условий осаждения градиентных систем //Научно-технический вестник СПбГУИТМО №15 СПб., 2004 С.145-149.

62. Губанова Л.А., Путилин Э.С. Градиентные многослойные диэлектрические системы //Научно-технический вестник СПбГУИТМО № 22, СПб 2005, С.42-46.

63. Губанова Л.А., Путилин Э.С. Градиентные слои на сферических подложках ////Оптический журнал №, т., 2008. т.75.- №4.- С.87-91.

64. Губанова Л.А, Лазерные зеркала с переменной по поверхности оптического элемента фазой. // Оптический журнал 2008, -№4. -С. 45-48.

65. Губанова Л.А. Тонкослойные системы в оптических системах телевизионной техники //канд. дис. Л.: ЛИТМО 1990

66. Губанова Л.А., Путилин Э.С., Карасёв В.Б. Зеркала, корректирующие фазу отражённого излучения // Оптический журнал 2004.- №5 -С.62-66.

67. Губанова Л.А., Дмитренко В.А., Белашенков Н.Р., Карасёв В.Б. и др. Влияние фазового отклика выходного зеркала на характеристики лазерных мод плоскопараллельного резонатора // Оптический журнал. 2000 т.67. №1.С.25-38.

68. Дмитренко В.А.Технология получения тонкоплёночных покрытий с переменным отражение// канд. дис. СПб.: СПбГУИТМО 2003

69. Дмитренко В.А., Путилин Э.С. // А.С.на п.м. МПК С23с 14/00 (Россия) Устройство для формирования покрытия с переменным профилем толщины., №2002118016, реш. о выдаче 22.11.02

70. Духопел И.И., Качкин С. С., Чунин В.А. Изготовление и методы контроля асферической поверхностей Л.: Машиностроение. - 1975. - 86с.

71. Жиглинский А.Г., Путилин Э.С.Формирование волнового фронта с помощью интерференционных покрытий // Оптика и спектроскопия. 1972. Т.32. №6. С.27-31.

72. Жиглинский А.Г., Парчевский С.Г., Путилин Э.С.Формирование фронта световой волны в интерферометре Фабри-Перо //Оптика и спектроскопия. -1977. -Т.43. №1. -С.25-32.

73. Жиглинский А.Г., Путилин Э.С. Оптимальные условия формировали однородных тонких слоев. //Оптико-механическая промышленность -1977. № 9. - С.46-49.

74. Жиглинский А.Г., Путилин Э.С. Оптимальные условия формирования однородных плёнок // Оптико-механическая промышленность 1971. -№9.-С.28-36.

75. Жиглинский А.Г., Парчевский С.Г., Путилин Э.С., Эльснер З.Н. Интерференционный фильтр // а. с. 573107 . 1977.

76. Заказнов Н.П., Горелик В.В. Изготовление асферической оптики -М.машиностроение. -1978. 248с.

77. Кампе де Ферье Ж., Кемттбелл Р и др. Функции математической физики //М.: Физматгиз. 1963. 104 с.

78. Ким Чжон Суп, Путилин Э.С. Формирование толщины слоев вакуумным испарением //Оптический журнал 1998. Т. 65. №3. С.80-83.

79. Ким Джон Суп Моделирование процесса осаждения и разработка методов контроля градиентных плёнок в процессе осаждения // СПбИТМО(ТУ) 1998.

80. Королев Ф.А. Теоретическая оптика. М.: Высшая школа, 1966. 556 с.

81. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике М.: Наука. 1974. -831с.

82. Костюченко Н.Г., Повещенко В.П., Демидович Влияние формы поверхности испарителя на распределение конденсата //ОМП.- 1985.-№5.-С.43-45.

83. Котликов E.H., Прокашев В.Н. Выходные фазокомпенсированные зеркала резонаторов технологических СОг — лазеров // Оптический журнал. 2000. -Т. 6 -№9. -С.77-82.

84. Котликов Е.К, Прокашев В.Н., Хонинева Е.В. Синтез выходных зеркал неустойчивых резонаторов с компенсацией фазового фронта. // конф. «Оптика лазеров -2000» СПб -С.25 2000. Тез. Докл.

85. Котликов Е.К. Терещенко Г.В. Исследование оптических констант плёнок, используемых для синтеза широкополосных просветляющих покрытий // Опт. и спектр. 1997-т. 82-В.4 -С.653-659

86. Котликов Е.К., Прокашев В.Н, Родионов А.Ю. Сравнительные исследования зеркала с профилированным отражением для неустойчивого резонатора. II Тез. докл. конф. «Оптика лазеров 95». СПб. т.1 - с.96 -1995.

87. Кузичев В.И. Искажение профиля поверхности при вакуумной асферизации //Труды МВТУ им.Баумана "Оптические и оптико-электронные приборы" М. 1962. №1Ю. С. 118 128.

88. Кузичев В.И. Особенности технологии изготовлёния высокоточных асферических поверхностей методом вакуумной асферизации // Оптико -механическая промышленность //1965 №9. - С. 36-40.

89. Крылова Т.Н. // Интерференционные покрытия JI.Машиностроение.-1973.-224с

90. Лапшин Б.А. Аналитический метод синтеза оптических многослойных фильтров // Международная конференция «Прикладная оптика 2006», Санкт-Петербург, Ч. 2. С. 22-24. Тез. докл.

91. Лапшин Б.А Новая теория и расчёт фильтров и трансформаторов на отрезках передаваемых линий // СПб. Наука. 1998. 179с

92. Ларионов Н.Т., Лукин A.B., Родионов P.A. Голографический контроль асферических поверхностей // Оптико-механическая промышленность // 1979. -№4. С.35-38

93. Любимов В.В., Орлова И.Б. Влияние формы края зеркала на селективные свойства неустойчивых резонаторов //Оптика и спектроскопия.- 1976Т.41, вып. 2. С.288-292.

94. Матизен Ю.Э., Троицкий Ю.В. Получение негауссовых пучков с помощью пространственно-неоднородных амплитудных фильтров. // Квантовая электроника.- 1987.-№7.-С. 1398-1400.

95. Милованов Н.П. Формирование неравнотолщинные тонкоплёночных покрытий на сферической подложке из наклонного испарителя //ОМП.-1987.-№5.-С.27-30.

96. Михайлов В.Н. К теории синтеза интерференционных покрытий с помощью преобразования Фурье // Оптика и спектроскопия. — 1990.-Т.69.вып.З- С.698-702

97. Нужин A.B., Путилов Д.Б. Контроль градиентных зеркал //Изв. Вузов. Приборостроение. Т.44, №1, С.44-47,2001

98. Отрезающая защитная плёнка, содержащая асферический слой // Патент США №4261645, класс 02 в 1/10 №1984

99. Пантелеев Г.В., Ямпольский Б.И., Егоров В.Н., Моршпаков В.В. Функция распределения плотности газового потока электронно лучевого испарителя // Оптико - механическая промышленность. 1982. №5. С.42-44.

100. Пантелеев Г.В., Ямпольский Б.И., Егоров В.Н. Оптимальные условия напыления однородных по толщине пленок // Оптико-механическая промышленность. 1978. № 2. С.27 29.

101. Юб.Пантелеев Г.В. и др. Особенности нанесения покрытий методом электронно-лучевого испарения. // Оптико-механическая промышленность- 1983. №9. С.30-34.

102. Пантелеев Г.В., Тихонравов A.B. Метод расчёта коэффициентов поглощения тонких плёнок // Оптика и спектроскопия.-1984.-Т.57 вып.2.-С.288-291.

103. Парчевский С.Г., Путилин Э.С., Самохин А.Н., Эльснер З.Н. Практическое осуществление неравнотолщинных отражающих покрытий // Оптико-механическая промышленность .-1982.-№2.-С.43-46

104. Прокашев В.Н. Разработка и исследование выходных фазокомпенсированных зеркал с профилем отражения для С02 лазеров //канд. Дис. СПб.: СпбГУИТМО 2005

105. Проектирование многослойных оптических покрытий, предназначенных для работы в диапазоне углов // Оптика и спектроскопия.- 1996.- Т.80. №1- С.123-127.

106. Путилин Э.С. Исследование многослойных интерференционных систем // канд. дис. СПб.: ЛГУ 1969.

107. Путилин Э.С. Многослойнее системы, формирующие фазовые и энергетические характеристики системы //док. дис. Л.: ЛИТМО 1989

108. Путилин Э.С., Жиглинский А.Г., Парчевский С.Г. Интерференционный фильтр// авторское свидетельство №533107.1977.

109. Риттер Э. Плёночные диэлектрические материалы для оптических применений // Физика тонких плёнок / Под ред. Г.Хасса и Р.Э.Туна М.: Мир 1978- т.8 с.7-27.

110. Розенберг Г.В. Оптика тонкослойных покрытий. М.: Изд-во физ. Мат. Литературы. 1958. 570с.

111. Русинов М.М. Несферические поверхности в оптике// Расчет, изготовление и контроль М.: Недра, 1973. 296с.

112. Р.С. Сабиров Диаграмма направленности электронно-лучевого испарителя при испарении тугоплавких окислов //Оптико-механическая промышленность,- 1984.-№8.-С.36-48

113. Сеге Г. Ортогональные полиномы. М.: Физматгиз. 1962 с.205

114. Способ изготовления асферических поверхностей оптических деталей //а.с. №300633, класс С23 с 13/06

115. Сергеев В.И., Шапочкин Б.А. Маска для напыления // а.с.№576790 класс С23 с 13/08. открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки. 1971.№13

116. Тихонравов A.B., Трубецков М.К. Современное состояние и перспективы развития методов проектирования многослойных оптических покрытий // Международная конференция «Прикладная оптика 2006», Санкт-Петербург, Тез. докл. Ч. 2. С. 22-24.

117. Толанский С.А. Спектроскопия высокой разрушающей силы. М.-Л.:1955. 379с.

118. Технология тонких пленок, Справочник под ред. Майселла Л. и Гленга Р. // М. Сов.радио 1977. Т.2. 662 с.

119. Тулупова М.И., Васильева А.И. Трёхслойные просветляющие покрытия // Оптико-механическая промышленностью-1970.- №9.-с.61-62.

120. Фершман Г.В., Шляхтер Е.М. Интерференционные покрытия оптических элементов кинофотоаппаратуры //Техника кино и телевидения.- 1975-№4.-С.74-79

121. Фимин П.Н. Разработка и исследование градиентных лазерных зеркал// канд. дис. СПб.: СПбИТМО(ТУ) 2001

122. Фурман Ш.А., Левина М.Д. Изменение топографии оптических характеристик интерференционного покрытия // Оптико-механическая промышленность. 1976. №12. С. 35-37

123. Фурман Ш.А., Тонкослойные оптические покрытия Л.: Машиностроение. 1977. 264 с.

124. Фурман Ш.А., Власов А.Т. Синтез спектральных характеристик на основе многослойных оптических покрытий // Оптико-механическая промышленность 1962. №8 С. 10-15.

125. Холлэнд Л. Нанесение тонких пленок в вакууме М. -Л.: Госэнергоиздат, 1963. 603с.

126. Хирс И. П., Паунд Г.М. Испарение и конденсация. Металлургия 1963

127. Хоувел В.Е. Последние достижения в области оптического контроля больших оптических телескопов // Космическая оптика М. -Машиностроение, С. 156-168.

128. Цветков А.Д., Щавелёв О.С., Потапов Н.И., Седов Б.М., Якобсон H.A. Аподизирующие диафрагмы на основе неоднородной деформацииграничной поверхности при прессовании слоистых стеклянных пластин // Оптико-механическая промышленность.- 1987.- №12.- С.24-26.

129. Чжон Суп Ким, Путилин Э.С. Эмиссионные характеристики электронно-лучевых испарителей. // Оптический журнал. 2000. V67.№4.c.l00-103.

130. Шапочкин Б.А., Кузичев В.И. Пространственное распределение молекулярных пучков сульфида цинка // Технология изготовления и контроль асферических поверхностей. Сб.докладов . М. 1968. - С. 60-69.

131. Шапочкин Б.А., Сергеев В.Н. Распределение конденсата моноокиси кремния в вакууме от угла падения молекулярных пучков // Труды МВТУ им.Баумана. М. 1970. №135. С.157-162.

132. Шапочкин Б.А., Сергеев В. И. Распределение конденсата моноокиси кремния от протяжённого источника. // ОМП.-1978.-№6.-С.49-51

133. Шапочкин Б.А., Сергеев В. И. Способ получения асферических поверхностей // а.с.№381622 классСОЗ с 17\30. Изобретения, промышленные образцы, товарные знаки. 1973 №22

134. Шапочкин Б.А., Камраков Б.М. Интерференционное устройство для контроля оптических поверхностей // а.с. № 530169, класс С 01 В 9/02. Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки 1976. -36.

135. Шапочкин Б.А. Интерференционный способ контроля толщины прозрачных слоев // а.с. 172085 класс С 02. Изобретения, промышленные образцы, товарные знаки. 1968. №12

136. Шкляревский И. Н., Лупешко Е.А. Дисперсия фазового скачка, возникающего при отражении света от многослойных диэлектрических покрытий // Оптика и спектроскопия.- 1966. -Т.21, вып.4 -С.482-486

137. Adaci LP. Means to adjust collimator and crucible location in a vapor deposition apparatuses // Pat USA №3543717, class 118-7.

138. Aladov A.V. , Bessubik V.V., Gubanova L.A., Putilin E.S. Ingressing of brightess of soid-state pulsed lasers under application of amplitude-phase filters.(тезисы)

139. Bowers M.S. Diffractive analysis of unstable optical resonators with super Gaussian mirrors // Opt.Lett. 1992. V.17. № 19.P. 1319-1321.

140. Behrndt K.H. Nirth National Symposium of Vacuum technology Transactions. 1962. №-4.-. P.l 11.

141. Behrndt K.H, Donghty. // I. Vacuum Sei. and Technol. 1966. №3. P. 264. Bostanjoglo G., Weber H. Verbesserung von Leistungs-Laser-Charakteristiken durch optimierte Gradientenspiegel // Laser und Optoelektronik. 1996. Bd. №4. P.51-61.

142. Belanger P.-A., Pare С. Unstable laser resonators with a specified output profile by using a graded-reflectivity mirror: geometrical optical limit // Opt.Comm. 1994.V.109. №5,6. P/507-517.

143. Bowers M.S. Diffractive analysis of unstable optical resonators with super Gaussian mirrors // Opt. Lett.- 1992.- Vol.17, №19.- P. 1319-1321.

144. Bostanjoglo G., Bernhardt A. Variable reflectivity mirrors for Nd:YAG (1.06|4,m) and Er:YAG lasers (2.94 pm) // Proc. SPIE.- 1994. Vol.2253.-P.791-801.

145. Casperson L.W., Lunnam S. Gaussian modes in high loss laser resonators//Appl. Opt.- 1975.- Vol.14, №5.- P.l 193-1199

146. Depisch G.// Vakuum Technik . 1981.V.30. №7 P.67-78

147. De Silvestri S., Laporta P., Magni V., Svetlo O., Arnone C., CaliC., Sciortino S., Zizzo C. Nd:YAG laser with multidielectric variable reflectivity output coupler // OptCommun. -1988. Vol.- 67. -P.229-232.

148. De Silvestri S., Laporta P., Magni V. et al. Unstable laser resonator with super- Gaussian mirrors // Opt.Lett.-1988.-Vol.13, №3.- P.201-203.

149. De Silvestri S., Laporta P., Magni V., Svetlo O. Solid-state laser unstate resonators with tapered reflectivity mirrors: the super Gaussian approach // IEEE J. Quantum Electron.- 1988. Vol.24, №6.-P.l 172-1177.

150. De Silvestri S., Magni V., Svetlo O., Valentini G. Laser with super -Gaussian mirrors // IEEE J. Quantum Electron.- 1990. Vol.26, №9.- P. 15001509.

151. De Silvestri S., Magni V., Taccheo S., Valentini G. Q-switched Nd:YAG laser with super Gaussian resonator // Opt. Lett.- 1991.- Vol.16, №19.- P.642-644

152. Deppischg//Vacuum Technick. 1981. v. 30. №3 . P.67-73.

153. J.A.Dobrovolski, P.D.Grant, R.Simpson, A J. Waldorf Investigation of the evaporation process conditions on the optical constants of zirconium films//Appl.Opt., 1989.Vol.28, № 18. p. 3997-4005,

154. DuplainG., Verly P.G., Dobrovowolski J.A. et al Grate -reflectance mirrors for beam quality control in laser resonators //Appl. Opt. -1993. Vol.32. №7. -P.1145-1153.

155. J.M. Eggleston. G.Giuliani and R.L.Byer Radial intensity film using radial briefings elements. J.Opt.Soc.Amer.,1981,v.71,№10.p.l264-1271.

156. Emilani G., Piegari A., De Silvestri et al. Optical coatings with variable reflectance for laser mirrors //Appl. Opt. -1989. Vol.28. №14. -P.2832-2837.

157. Fiascher R.A., Piatt I.R. // Rev.Sci. Instr. 1937.n 8.P.505.

158. Gubanova L.A., Nikolov I.P., Bushvarov I., Putilin E.N. High Power Nd:YAG Laser With Variable Reflectivity Mirrors SPIE Vol.4397(2001), C.49-53

159. Hardy A. Gaussian modes of resonators containing satiable gain medium //Appl. Opt. -1975.-Vol.19, №22.- P.3830-3836

160. Kotlikov E.N., Prokashev V.N., Khonineva E.V. Synthesis of unstable resonator output mirrors with phase front compensation // Proc. SPIE. 2001.V.4353. P.69-74.

161. Koppelmann G., Krebs K. Zur Technologie das Perot Fabry -Interferometers // Optik 1961. V. 18. - H8. - P.350-373.

162. Koppelmann G., Krebs K. Eine Registriermethode zur Vermessung das Reliefs Hochstebener Oberflachen // Optik 1961. - V. 18 - №.8. P349-357.

163. Koppelmann G., Vobkuhler W. Aufdampfschichten sur rotations -symmetrishen oberflachenkooeektur // Optik 1965. - V. 23. - P.181 -188.

164. Leger J.R., Chen D., Wang Zh. Diffractive optical element for mode shaping of a Nd:YAG laser // Opt.Lett. 1994. V.19.№2.P 108-110.

165. LavigneP., N.McCarthy., J.Demers. Design and characterization of complementary Gaussian reflectivity mirrors. Appl. Opt.- 1985.- Vol.24 №16.-P.2581-2586

166. McAllister G.L., Steier W.H., Lacina W.B. Improved mode properties of unstable resonators with tapered reflectivity mirrors and shaped apertures // IEEE J. Quantum Elctron- 1974.- Vol. 10, №3. P.346-355

167. McCarthyN., Lavigne P. Optical resonator with Gaussian reflectivity mirrors: misalignment sensitivity // Appl.Opt.- 1983.- Vol.22, Vol.22, №17.-P.2704-2708.

168. McCarthyN., Lavigne P. Optical resonator with Gaussian reflectivity mirrors: output beam characteristics // Appl.Opt. -1984. — Vol.23, №21.-P.3845-3850.

169. McCarthyN., Lavigne P. Large- size Gaussian mode in unstable resonators using reflectivity mirrors Gaussian mirrors // Opt.Lett. 1985.- Vol.10, №11. — P.553-555.

170. Morin M. Graded reflectivity mirror unstable resonators // Opt. Quantum Electron. 1997. V.29. №8. P.819-866.

171. Parent A., McCarthyN., Lavigne P. Effects of hand apertures on mode properties of resonators with Gaussian reflectivity mirrors // IEEE J. Quantum Electron .- 1987. -Vol. 23, № 2 .- P.222-228.

172. Parent A., Lavigne P. Increased frequency conversion of Nd:YAG laser radiation with a variable-reflectivity mirror// Opt.Lett. 1985.- Vol.10, №11. -P. 553-555.

173. Pare C., Bélanger P.-A. Custom laser resonator using graded-phase mirrors //IEEE J Quantum Electron .1992.V.28. №l.P.355-362.

174. Paré C., Bélanger P.-A. Optical resonators with graded -phase mirrors // proc. SPIE. 1998. V.3267.P.226-233.

175. Pelletier E., Chabbal R., Giacomo P. Influence sur l'epaisseu optique de l'interferometre de Fabry-Perot d'une variation d'epaisser du revetement reflecteur //Journal de physique 1964. V.25. № 1-2. P.275-276.

176. Piegari A.M., Scaglione S., Emiliani G.Laser optical coatings with different reflectance profiles // Proc. SPIE.-1996. -Vol.2776.- P.39-47.

177. A. Piegari, A.Tirabessi, G. Emiliani. Thin film for special laser mirrors with radically variable reflectance: production techniques and laser testing // Proc. SPIE in Thin Films in optics, T.T.Tschudi, ed., Vol.1125,1989

178. Schulz G., Schwider I. Precise Measurement of Planeness // Applied Optics 1967 .V.14. №3 P. 274-281.

179. Schwider I. Ein Interferenzverfahren zur Asolütprüfung von Planflâchennormalen //Optica Acta . 1967.V. 14. №4. P.389-400.

180. Strong I., Gavióla E. IOSA// 1936.-Vol.26.-№4io-p.389-400

181. Tanaka M., Kuzumoto M., Yasui K. Et al High power and high focusing CW CO2 laser using an unstable resonator with a phase-unifying output coupler // IEEE J. Quantum Electron. 1991. Y.27. №11. P.2482-2487.

182. Techn. Digestjf 8-th Laser Optics Conference, S. -Peterburg, V.2. 1995.

183. Tokarsky R.W., Marton J.P. Potential optical uses of aggregated metal films. J.Vac.Sci. and technol. 1975,v. 12, №26 p.643-646

184. Topics in Appied physics.- Berlin:Springer,1988.P.61-62.

185. Walsh D.M., Knight L.V. Transverse modes of a laser resonator with Gaussian mirrors // Appl. Opt. -1986. -Vol.25, №17.- P.2947-2954

186. Yoshida S. //Thin Solid Films. 1979. v. 56. №3. p.321-325.

187. Yasui K., Tanaka M., Yagi S. An unstable resonator with a phase-unifying output coupler to extract a large uniphase beam of a filled-in circular pattern // J.Appl.Phys. 1989. №1. P.17-21.

188. Yasui K., Yagi S., Tanaka M. Negative- branch unstable resonator with a phase unifying output coupler for high power Nd:YAG laser // Appl.Opt. 1990.V.29.№9. P.1277-1280.

189. Zizzo C., Arnone C., Call C., Sciortino S. Fabrication and characterization of tuned Gaussian mirrors for the visible and near infrared. //Opt.lett., 1988,v. 13, №5, p.342-344.

Похожие работы

Приборостроение, метрология и информационно-измерительные приборы и системы
05.11.00