автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.07, диссертация на тему:Многозонные просветляющие покрытия

На правах рукописи

До Таи Тай

МНОГОЗОННЫЕ ПРОСВЕТЛЯЮЩИЕ ПОКРЫТИЯ

Специальность 05.11.07 - Оптические и оптико-электронные приборы и

комплексы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 7 ИЮН 2015

005570083

Санкт-Петербург - 2015

005570083

Работа выполнена в Санкт-Петербургском национальном исследовательском университете информационных технологий, механики и оптики.

Научный руководитель: Губанова Людмила Александровна,

доктор технических наук, профессор.

Официальные оппоненты: Котлнков Евгений Николаевич

доктор физико-математических наук, Санкт-Петербургский государственный

университет аэрокосмического приборостроения, профессор.

Михайлов Анатолий Васильевич

кандидат технических наук. АО "Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова", главный технолог Ведущая организация: ОАО «НПО Государственный институт прикладной

оптики», г. Казань.

Защита состоится "15й сентября 2015г. в 15 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д212.227.01 при Санкт-Петербургском национальном исследовательском университете информационных технологий, механики и оптики по адресу: 190000, г. Санкт-Петербург, пер. Гривцова, д.14, ауд. 314.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики по адресу: 190000, г. Санкт-Петербург, пер. Гривцова, д.14 и на сайте fppo.ifmo.ru

Автореферат разослан " июня 2015г.

Отзывы и замечания по автореферату (в двух экземплярах), заверенные печатью, просим направлять в адрес: 197101, Санкт-Петербург, Кронверкский пр.49, секретарю диссертационного совета Д 212.227.01

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.227.01 к.т.н., доцент

Красавцев В.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы: В настоящее время широкое распространение нашли оптические многодиапазонные устройства - устройства, которые могут работать в нескольких диапазонах электромагнитного излучения. К таким устройствам относятся:

- Лазерные системы, работающие на длине волны генерации и ее гармониках (вторая гармоника, третья гармоника, ...),

- Приборы, принцип работы которых основан на использования видимого излучения для юстировки оптических приборов, а сама работа осуществляется в ультрафиолетовой (УФ) или инфракрасной (ИК) области спектра),

- Наблюдательные приборы, предназначенные для работы в различных условиях: днем и ночью, то эти приборы должны иметь две зоны (области) пропускания - видимую и ближнюю (и среднюю) инфракрасную части спектра,

- Устройство для изучения Земной поверхности и состава газов в атмосфере, для наблюдения растительного мира и изменения климата из-за деятельности человека для обнаружения пожаров, для научных исследований и т.д.

Существует ряд достоинств у оптических систем, которые одновременно работают в нескольких диапазонах длин волн, перед оптическими системами, в которых для каждого спектрального диапазона используется свой оптический канал. Одним из наиболее важных преимуществ является то, что при работе на разных длинах волн используется одна оптическая система, которая не требует дополнительной юстировки при смене длин волн при смене приёмников. Использование многодиапазонных оптических приборов позволит получить более полную информацию об объекте, иметь общий точный механизм стабилизации, компактность, низкую стоимость, сокращать вес и габаритный размер.

В многодиапазонных оптических приборах используются разнообразные интерференционные покрытия, к ним относятся просветляющие, отражающие, спектроделительные и т.п. Наиболее широкое применение получили просветляющие покрытия.

Указанные обстоятельства определяют актуальность многозонных просветляющих покрытий

Цель диссертационной работы: разработка методики синтеза многозонных просветляющих покрытий, которая позволяет получать реализуемые на практике конструкции покрытий с минимальным количеством слоев и используемых материалов.

Для достижения заданной цели необходимо решить следующие задачи:

1.Провести анализ методов создания многозонных просветляющих покрытий.

2. Определить условия выбора пленкообразующих материалов, на основе которых формируются просветляющие покрытия, содержащие пять четвертьволновых диэлектрических слоев.

3. Найти конструкции многозонных просветляющих покрытий для оптических элементов, изготовленных из материалов с малым показателем преломления.

4. Провести синтез многозонных просветляющих покрытий для оптических элементов, изготовленных из материалов с большим показателем преломления.

5. Проанализировать влияние показателей преломления слоев, формирующих покрытия, на его спектральные характеристики.

6. Создать многозонных просветляющих покрытий на основе трех пленкообразующих материалов.

7. Провести анализ стабильности конструкций полученных просветляющих покрытий.

8. Разработать основы технологии изготовления полученных структур интерференционных покрытий.

Объект исследования

Объектом исследований является принципиально новый тип оптических покрытий - многозонные просветляющие покрытия, работающие одновременно в нескольких областях спектра.

Методы исследования

Для решения поставленных задач, использовались основные положения теоретических моделей, которые описывают спектральные характеристики многослойных интерференционных покрытий.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработан метод выбора плёнкообразующих материалов, формирующие слои, необходимые для получения пятислойного четвертьволнового просветляющего покрытия, снижающего энергетический коэффициент в нескольких областях спектра.

2. Показана возможность получения пяти и трех минимумов коэффициента отражения пятислойного просветляющего покрытия в зависимости от соотношения значения показателя преломления пленкообразующих материалов.

3. Предложена методика получения просветляющих покрытий, способных гасить излучение вне минимумов отражения

4. Получены аналитические зависимости, позволяющие определять положение минимум отражения в шкале длин волн при известной конструкции просветляющего четверть волнового покрытия.

5. Проведён анализ возможности использования пятислойных покрытий для получения нескольких экстремумов в видимой области.

6. Показана возможность создания многозонных просветляющих покрытий основе трех пленкообразующих материалов

Практическая ценность.

Разработанные покрытия могут применяться в:

- Лазерных системах, работающих на длине волны генерации и ее гармониках (вторая гармоника, третья гармоника, ...),

- Приборах, принцип действия которых основан на использования видимого излучения для юстировки оптических приборов, а сама работа осуществляется в ультрафиолетовой (УФ) или инфракрасной (ИК) области спектра,

- Наблюдательных приборах, предназначенных для работы в различных условиях: днем и ночью, то эти приборы должны иметь две зоны (области) пропускания - видимую и ближнюю (и среднюю) инфракрасную части спектра,

- Устройствах для изучения Земной поверхности и состава газов в атмосфере, для наблюдения растительного мира и изменения климата из-за деятельности человека для пожаров, для научных исследований и т.д.

Внедрение результатов работы

Результаты выполненных исследований являются существенным вкладом в развитие учебных курсов, посвященных вопросам оптических технологий и оптики тонких пленок. В настоящее время разработанные покрытия используются при изготовлении деталей в ГОИ им. Вавилова, ООО «Элан +»

Основные положения и результаты, выносимые на защиту

1 .Конструкции пятислойных просветляющих покрытий, полученные разработанным методом выбора плёнкообразующих материалов, из которых формируются их слои, обеспечивающие получения минимального коэффициента отражения в нескольких спектральных диапазонах;

2. Выбор показателей преломления плёнкообразующих материалов, удовлетворяющих условию (п2>иуп,;пт= (111П5П3)2, позволяющий создавать пятислойные просветляющие четвертьволновые просветляющие покрытия на оптических материалах с малым показателем преломления;

3. Выбор показателей преломления плёнкообразующих материалов, удовлетворяющих условию позволяющий создавать пятислойные просветляющие четвертьволновые просветляющие покрытия на оптических материалах с большим показателем преломления;

4. Метод получения нового типа покрытий, имеющих максимальное пропускание в нескольких участках спектра и способных гасить излучение вне минимумов отражения, который основан на выборе очерёдности пленкообразующих материалов в структуре просветляющего покрытия;

5. Аналитические зависимости, позволяющие определять положение минимумов отражения в шкале длин волн при известной конструкции просветляющего четвертьволнового покрытия;

6. Метод создания многозонных просветляющих покрытий, снижающих энергетический коэффициент отражения в нескольких областях спектра, который основан на выборе трех пленкообразующих материалов, формирующих слон кратные четверти рабочей длины волны.

Апробация работы.

Основные результаты работы представлялись на следующих научных конференциях:

VIII международная конференция «Фундаментальные проблемы оптики-2014», Санкт-Петербург, октябрь 2014;Международная конференция «Прикладная оптика 2014», Санкт-Петербург, октябрь 2014; V международная конференция «Современные концепции научных исследований», Москва, август 2014;П, III, IV Всероссийский конгресс молодых ученых Санкт-Петербург, апрель 2013 - 2015 г.; XLIII, XLIV научная и учебно-методическая конференция НИУ ИТМО, январь 2014,2015 г.

Публикации

Материалы диссертации опубликованы в 13 печатных работах, 4 из них - в рецензируемых журналах из перечня ВАК, в том числе 1 в изданиях, включенных в систему цитирования Skopus,l патент РФ на полезную модель, 5 в трудах международных конференциях.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 103 наименования и приложения. Материал изложен на 150 страницах машинописного текста и содержит 76 рисунков и 16 таблицы.

Личный вклад автора: Все результаты, представленные в работе, были получены лично автором или при его непосредственном участии.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследований, изложена цель и задачи диссертации, научная новизна, практическая ценность, основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе представлен аналитический обзор по теме диссертационной работы. Проведен анализ литературы, содержащий информацию о многозонных оптических приборах и существующих методах создания многозонных просветляющих покрытий, приведены достоинства и недостатки каждого метода, дан анализ пленкообразующих материалов, используемых для формирования данного типа покрытий.

Просветляющие интерференционные просветляющие покрытия на основе четвертьволновых слоев являются традиционными, поскольку покрытия такого типа содержат равные или кратные по толщине слои, что не вызывает трудность при их изготовлении. Однако, использование покрытий такого вида влечет за собой ряд проблем: нулевое отражение реализуется на определенной длине волны (однослойное), не позволяет реализовать минимальное отражение одновременно в нескольких широких спектральных диапазонах, не всегда удается найти пленкообразующие материалы с показателями преломления, удовлетворяющие условия просветления. Исследование просветляющих систем, сформированных из слоев, толщина которых кратна четверти длины

волны, в литературе ограничено четырёхелойными структурами, из-за сложности их анализа.

Создание просветляющих покрытий с использованием буферных слоев позволяет решить задачу, когда нужно снизить отражение в двух диапазонах длин волн, отдаленных друг от друга. Такие покрытия пригодны только тогда, когда число слоев в конструкции основного покрытия мало, это обстоятельство объясняется тем, что за счет введения буферных слоев на каждую границу для устранения отражения на вышесказанных границах, общее число слоев, может оказывать большим, что затрудняет изготовления покрытий такого вида. Кроме того, чтобы система буферных слоев не приводила к изменению спектральных характеристик основного покрытия, необходимо чтобы толщина буферных слоев была намного меньше рабочей длины волны базового покрытия. Следовательно, данное покрытие не может решить задачу-уменьшение энергетического коэффициента отражения в диапазонах, расстояние между которыми произвольное.

Метод синтеза просветляющих покрытий на основе слоев с градиентными показателями преломления позволяют получить минимальное отражение в нескольких широких диапазонах. Применение таких методов ограничивается отсутствием материалов с показателями преломления, подчиняющими некоторому заданному распределению.

Численный метод позволяет быстро получить конструкцию просветляющего покрытия с максимальным приближением к заданным характеристикам, однако в конструкции покрытия содержит большое число слоев, причём толщины слоёв не кратны между' собой, а некоторые из них имею толщины, не превышающие нескольких нанометров. Последнее вызывает трудности в процессе их изготовления и затрудняет повторяемость результатов их изготовления.

Вторая глава посвящена теоретическому анализу просветляющей пятислойной четвертьволновой диэлектрической системы слоёв, исследованию спектральных характеристик просветляющих покрытий данного типа, рассмотрению вариантов создания пятислойных четвертьволновых просветляющих покрытий на основе трех пленкообразующих материалов.

Пятислойная диэлектрическая система формируется из слоев, которые характеризуются показателями преломления («/, п2, щ, п4, ns) и оптическими толщинами (nidi, n2d2, n3d3, n4d4, nsd5). Световое излучение с длиной волны X падает по нормали из среды с показателем преломления пй, а диэлектрическая система сформирована на подложке с показателем преломления пт.

Интересующие нас энергетический R и амплитудный г коэффициенты отражения могут быть выражены через элементы матрицы интерференции:

R{X) = \r{\f

■ r = п0тп - пттг2 + i(n0nmmi2 - m21) » О)

п0ти + ппт22 + i(n0nmml2 + т21)

где М = Y[Mj , Mj =

М

costp.

sin (Pj

Uíj Sin фу COS фу

(Pj=2nnjdjX\ a rijdj, rtj — соответственно, оптическая толщина и показатель преломления у-го слоя, i - мнимая единица.

Условие получения нулевого коэффициента отражения, когда действительная и мнимая части числителя в уравнении (1) равны нулю, можно записать в следующем виде: [пйти-птт21= О

1"о ит/и12-ти25 =0

Для пятислойной системы, образованной слоями равной оптической толщины, матричные элементы имеют следующий вид:

Шц = (cos4 ф- ах sin2 <рcos2 ф + а2 sin4 ф)созф

т12 - si"4 ф - ¿2 s'n2 Ф" cos2 9 + ^3 cos4 <¥>)sin ф

т21 = (с, sin4 ф~с2 sin2 фсоя2 ф + с3 cos4 ф^пф

т22 = (cos4 ф-úf, sin2 фсоз2 ф + d2 sin4 ф)со5ф где:

а\ = l"s(V + «21 + "3_1 + "41)4 "4(«Г1 + "2' + «з"')+ "з(«Г! + «21)+ "2»г'1 а2 ="2И4"Г1"31 + «Г1«^1"^1 ("3 + «4 ) + П? П? П3П5(щ + П2),

(3)

Ьх = n2n4n¡ '«з '/¡5

¿2 =«4'г51("Г1 + "г' +«31)+'!Зи51("Г'' +«2') + + И3И4'(«Г1 + Ит')+ n2nll[n3l + "i') Z)3 = (щ1 + п~1 + щХ + Щ1 + wj1)

П2Щ '«51 +

2 +«3 +И. С, =И1И3И5АЬ1«41,

С2 = П5"41 ("1 + «2 + "ъ ) + "з «5 1 ("I + «2 ) + "1"5«2 ' («1 + «2 ) + (»3 + «4 ).

с3=в,+я2+и3+я4+л5,

с/, =«5'(й1 +/?2 +я3 +«4)+/141(л1 + 772 +П3)+П3"'(«1 +л2)+я2'л1, ¿2 = «1"з"2 !«4 1 + "1,г2'«5'(я3 +'г4)+"4«31"^1('г1 + «2 )

Анализ решения системы (2) показал, что условие просветления такой интерференционной системы реализуется при выполнении следующего соотношения: \2

(л2л4) n0nm=(n¡n3ri5f

(4)

На рисунок 1 представлена спектральная характеристика энергетического коэффициента отражения пятислойного просветляющего покрытия, показатели преломления слоев которого связаны соотношением (4). Разработанное покрытие обеспечивает снижение энергетического коэффициента отражения в широком спектральном диапазоне (0,5 - 1,2) нм (1:2,4), т.е. работает в видимой и ИК областях спектра, (рисунок 1а) при условии, что оптические толщины слоев оставляют 175 нм. Область, где коэффициент отражения не превышает 0,5% ограничивается, в этом случае ограничена (0,52 — 1,06)нм.

Рисунок 1. Спектральная характеристика энергетического коэффициента отражения пятислойного четвертьволнового просветляющего покрытия, сформированного на подложке из стекла марки К8 с показателем преломления я,„=1,52. Показатель преломления слоев: я;= 1,35, «-=2,05, «?=2,2, «4=1,75. «3=1,45, >41=0,7 мкм, Ля-коэффициент отражения непокрытой подложки без учета поглощения

Кроме условия, представленного в (4), существует другое решение системы (2):

И]И5 = п2п4 = п\ = и0я„, (5)

Если излучение падает из воздуха (ио=1), два значения показателей преломления, характеризующие материалы, из которых изготавливаются слои пятислойного четвертьволнового просветляющего покрытия должны быть меньше корня пт. Поэтому такое соотношение показателей преломления возможно только для просветления оптических элементов, изготовленных из материалов с высоким показателем преломления, таких как германий, кремний, селенид цинка и т.д., т.е. материалов прозрачных в ИК области спектра.

Анализ этого соотношения показал, что для некоторого набора материалов, из которых изготовляются слои, спектральная кривая энергетического коэффициента отражения может иметь либо три, либо пять минимумов отражения. Один из этих минимумов отражения будет находиться

R

1.3

X. мкм

на длине волны, равной Хо, определяемой из условия со$ф=0, где ф=0,5л:/.оАа Хо - длина волны, соответствующая середине спектрального интервала.

Длины волны, на которых также будет наблюдаться нулевое отражение, являются решениями биквадратного уравнения:

Л/£49 - В/£'<р - С = 0

(6)

где:

А = /!„+ (я, + п4) + (я, + я2)]-

-«„ [н^^'я;1 + /¡ЛлГ'я, (я, + я4) + «;1п5"'«4 (я, + пг)], «5 («,"' + я;' + + )+я4 (я,-1 + п;[ + я;')+

[«5' («I + п1 + "з + "4) + (", + "г + ".1) + "з' («1 + "г) + "г"'")].

5 = я,

С = пт -я„.

(1)

Решением биквадратного уравнения (6) могут быть четыре действительных числа, соответствующие четырем длинам волн, в которых коэффициент отражения имеет нулевое значение Ь, ).3, или два действительных и два комплексно сопряженных числа, которые соответствуют двум длинам волн (7.ь Х2). Обозначим длину волны, которой соответствует крайний длинноволновый минимум - У.\, длину волны, которой соответствует крайний коротковолновый минимум - X:, положение минимума отражения между Хо и X. обозначим через расположение минимума между Хо и Х2 обозначим через Х4

Было доказано, что величина В всегда имеет отрицательное значение. Следовательно, четыре действительных корня уравнения (6) будут получены при выполнении условий В< 0 и Л < 0, а два - при В < 0 и А > 0.

На рисунок 2 представлена контурная карта зависимости величин А и В от показателей преломления Я| и я2 с учетом связи между показателями преломления слоев, определяемой выражением (5)

Как видно из этого рисунка, одному значению показателя преломления я, соответствует массив значений показателя преломления п2 и, наоборот, при которых могут быть получены системы, имеющие либо три, либо пять минимумов отражения в рабочей области спектра.

1.4 1.5 1.6 1.7

Рисунок 2. Контурная карта зависимости величин А и В от показателей преломления материалов п, и п2 с учетом связи между показателя преломления (5).Подложка изготовлена из материала с показателем преломления пт=4

Длины волны, на которых энергетический коэффициент отражение равен нулю, Х.[, )-2, /-з, >ч могут быть определены из следующих соотношений:

[в+\!в2 +4ЛС)|"

X, = 0,5яА.„

Я., = 0.5лЛ,0

А,3 = 0,5яХс

= 0,5 п\

К- агс^ (о,5 А'1 (в + л/¥~+4АС^

л - агс^/о,5А-'(в-л/в* +4Ас)^

-1

(8)

В данной главе исследовано влияние показателей преломления слоев, формирующих пятислойные четвертьволновые просветляющие покрытие, на расположение минимумов энергетического коэффициента отражения, расстояние между ними и на характер спектрального распределения энергетического коэффициента отражения. Показано что, в зависимости от показателей преломления слоев, формирующих покрытие, можно создать интерференционные системы, имеющей низкий энергетический коэффициент отражения в нескольких диапазонах. Такие системы могут иметь энергетический коэффициент отражения в широком спектральном диапазоне меньше энергетического коэффициента отражения материала, на котором они сформированы, а для некоторых конструкций коэффициент отражения вне

зоны просветления превосходит коэффициент отражения материала. Последний вид покрытий позволяют гасить излучение вне зоны просветления при работе в проходящем излучении.

Здесь также рассмотрены возможности уменьшения количества использующих пленкообразующих материалов, которые входят в состав конструкции пятислойных четвертьволновых просветляющих покрытий. Конструкции таких систем разнообразны: П]П]ЩЩП^Т1, щпгщщщП, щп2щп]тт\ и п\п-*,щпъп'$\. Пятислойные просветляющие покрытия, сформированные на основе трех пленкообразующих материалов, имеют ряд преимуществ. Такие системы более технологичны при формировании их методом термического испарения в вакууме, кроме того, структуры покрытия с уменьшенными границами раздела существенно снижают напряжение внутри покрытия, поскольку количество границ уменьшается, покрытие становится более стабильным в условиях перепада температуры.

На рисунок 3 показана спектральная характеристика пятислойного четвертьволнового просветляющего покрытия типа п\п2п\щп\И. Данное покрытие реализует нулевое отражение на пяти длинах волн л4=0,85мкм, /_2= 1,064м км, до=1,54мкм, Х3=Змкм, /ч=8мкм. Покрытие имеет низкое отражение в широком диапазоне 7-11 мкм, средний коэффициент отражения в этом диапазоне равен 1%.

$.S 1.S2 2.S4 3.8S 4.88 5.9 6.92 ?.94 S.9Í 9.98 И Х.мкм

Рисунок 3. Спектральная характеристика пятислойного четвертьволнового просветляющего покрытия типа И\п2щщп\Х1, где П - подложка из селенида цинка (ZnSe, лт=2,45), о,=1,75, п2=1,4, и3=1,565, Ао=1,54 мкм

Третья глава описывает влияние отклонений в показателях преломления и оптических толщинах слоев, формирующих покрытие. Показано, что изменение показателя преломления слоев в интервале ±5% от исходного значения показателя преломления не оказывает существенно влияние на средний коэффициент отражения. Отклонение оптической толщины пятого

0.5

слоя (слой на подложке) приводит к наименьшему изменению спектральных свойств покрытия, а наибольшее влияние оказывается первый слой (слой, граничащий с воздухом).

В этой главе также рассмотрено изменение спектральных характеристик отражения просветляющих покрытий при наклонном падении излучения. Показано, что при наклонном падении наблюдаются смешение спектральной кривой энергетического коэффициента отражения в коротковолновую область спектра и увеличение значения энергетического коэффициента отражения. Для одной из рассмотренных структур в спектральном диапазоне, ограниченном длинами волн Х2 С/-21Ъ~2,5), интегральный коэффициент отражения (Лсрелнее) равен 0,8%, при падении излучении под углом 30°Ксредиее увеличивается до величины 1% , при падении излучении под углом 45°Ясреднее увеличивается до величины 1,9% (рисунок 4).

Спектральный диапазон, в котором значение коэффициента интегрального отражения меньше 0,8% сужается и при угле падения 30° равен л.2/7ч=2,4, при угле 45°- Х.2/'Х.1=1,6

Рисунок 4. Спектральная характеристика отражения пятислойного просветляющего покрытия при наклонном падении. Покрытие сформировано на подложке с показателем преломления пт= 1,52. Показатели преломления слоев «/=1,35, «2=2,05, и3=2,2, «„=1,75, «3=1,45, ?ч)=0,6 мкм

Четвертая глава посвящена экспериментальному исследованию разработанных конструкции покрытий. Разработанные интерференционные покрытия изготавливались методом термического (электронно-лучевого) испарения плёнкообразующих веществ в вакууме, для чего была использована

стандартная вакуумная установке типа ВУ 2М, снабженная электроннолучевым испарителем и системой фотометрического контроля СФКТ-751В.

В главе представлены результаты аттестации пленкообразующих материалы с целью уточнения их реального значения показателя преломления. В качестве плёнкообразующих материалов были использованы: оксид магния (МёО), оксид циркония (ЪО-,), оксид иттрия (У2Оэ), и фтористый магния (М^г) для систем, работающих в видимой и ближней ИК областей спектра. Из каждого материала формировалось пять четвертьволновых слоев (оптическая толщина каждого слоя равна четверти длины волны 1=750 нм) на подложки из оптического стекла марки К8 (и=1,52). Коэффициенты пропускания образцов перед и после нанесения покрытия были измерены на спектрофотометрах СФ-56 и ПЭ-5400ВИ. Зная коэффициенты пропускания образцов в экстремумах (максимумах и минимумах), можно вычислить значение показателя преломления каждого пленкообразующего материала.

Были экспериментально изготовлены четвертьволновые просветляющие покрытия для оптических подложек: К8 (ят=1,52), кремний лш=3,4), селенид цинка (Хпйе, иш=2,45). В ходе экспериментов установлено, что экспериментально полученные результаты совпадают с расчетными.

На рисунке 5 представлены спектральные характеристики энергетического коэффициента отражения пятислойного четвертьволнового просветляющего покрытия для оптической детали из стекла марки К8 с показателем преломления и„=1,52. Показатель преломления слоев: Я/=1,35(М^2), иг=2,05(2Ю2), п3=2,05(&02), «^=1,7(МёО), й5=1,45(8Ю2). Оптическая толщина каждого слоя равна четверти Хо=0,6 мкм.

Рисунок 5. Спектральные характеристики энергетического коэффициента отражения пятислойного четвертьволнового просветляющего покрытия на подложке из стекла марки К8 с показателем преломления пт=1,52. Показатель преломления слоев: л;=1,35, »¿=2,05, п3=2,05, и^=1,7, п5= 1,45. ^=0,6 мкм. 1 -расчетное спектральная зависимость энергетического коэффициента отражение, 2 - экспериментальная, Кт - отражение одной поверхности оптического детали без просветляющего покрытия

X. мкм

На рисунке 6 приведены спектральные характеристики отражения пятислойного просветляющего покрытия типа п^щщщИ, где П - подложка из селенида цинка (гпБе, яга=2,45). В состав покрытия входят материалы и,=1,35 (N^2), «2=1,8 (У203),п3=\,5 (УР^). Оптическая толщина каждого слоя равна четверти длины волны Х0=0,7 мкм.1 - расчетное отражение, 2 -экспериментальное отражение, Ать-отражение подложки без просветляющего покрытия. Данное покрытие реализует пять минимальных коэффициентов отражения. Изготовленное покрытие имеет две области, где коэффициент отражения не превышает 5%: 0,55 - 1,2 мкм и 2,65 - 4,9 мкм.

Рисунок 6. Спектральная характеристика пятислойного четвертьволнового просветляющего покрытия типа П,П2П]ЩП\Т1. иу=1,35 (1^Р2), «2=1,8 (УгОз),«?=1,5 (\Т3). Подложка из селенида цинка (гпБе, пт=2,45). 1 - расчетное отражение, 2 - экспериментальное отражение, Лт-отражение подложки без просветляющего покрытия

В заключении представлены основные результаты, полученные в процессе работы над диссертацией:

1. Проведен анализ существующих методов создания многозонных просветляющих покрытий, рассмотрены достоинства и недостатки каждого метода. Выбрано направление создания многозонных просветляющих покрытий, сформированных из четвертьволновых слоев.

2. Разработан метод выбора плёнкообразующих материалов для формирования слоев пятислойного четвертьволнового просветляющего покрытия, снижающего энергетический коэффициент отражения на границе раздела двух сред с разными показателями преломления в нескольких областях спектра, базирующийся на полученном соотношении между их показателями преломления.

3. Создана программа поиска конструкций широкополосных просветляющих покрытий. Разработано покрытие для подложки из оптического

стекла марки К8для снижения энергетического коэффициента отражения в широком диапазоне ( Х|:?.2=1:2,5).

4. Показана возможность получения пяти и трех нулевых значений энергетического коэффициента отражения пятислойного просветляющего покрытия в зависимости от соотношения значения показателя преломления пленкообразующих материалов, формирующих его слои.

5. Установлена взаимосвязь между показателями преломления плёнкообразующих материалов и положением минимумов энергетического коэффициента отражения в шкале длин волн.

6. Предложена методика получения просветляющих покрытий, способных гасить излучение вне минимумов отражения.

7. Рассмотрена возможность изготовления просветляющего покрытия на основе трёх плёнкообразующих материалов, формирующих слои, толщина которых кратна четверти длины волны. Показано, что такие системы могут иметь либо три, либо пять длин волн, в которых энергетический коэффициент отражения будет иметь нулевое значение.

8. Проделан анализ устойчивости конструкций полученных просветляющих покрытий к отклонениям в показателях преломления, формирующих слои и их толщинам.

9. Экспериментальное изготовление просветляющих покрытий для видимой и инфракрасной областей спектра. В ходе экспериментов установлено, что экспериментально полученные результаты совпадают с расчетными.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в изданиях из перечня ВАК:

1. Губанова Л .А., До Тан Тай. Пятислойные четвертьволновые просветляющие покрытия на основе трех пленкообразующих материалов // Известия высших учебных заведений. Приборостроение - 2015. - Т. 58. - № 1. - С. 72-73.-0,13 пл./0,07 п.л.

2. До Т.Т., Губанова Л.А., Путилин Э.С., Фам В.Х. Пятислойные четвертьволновые просветляющие покрытия для инфракрасного диапазона спектра // Оптический журнал - 2014. - Т. 81. - № 10. - С. 72-76 - 0,32 п.л./0,16 п.л.

3. До Тан Тай, Губанова Л.А. Многозонное просветляющее покрытие на подложке из оптического сульфида цинка // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики - 2014. - № 1(89\ - С. 3844. - 0,44 п.л./0,22 п.л.

4. До Тан Тай, Губанова Л.А., Интерференционные металлодиэлектрические светофильтры // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. - 2011. -№. 5(75). -С. 19-22 - 0,26 п.л./0,13 п.л.

Патенты и авторские свидетельства

5. Многодиапазонное просветляющее покрытие: Патент на полезную модель №150389: МПК в02В 1/11. Губанова Л.А., До Тан Тай, Путилин Э.С., заявка №2014115055/28, дата приоритета 15.04.2014, опубликовано 20.02.2015 Бюл. №5.- С 1-5. -0,4 пл./0,15 п.л.

Публикации в других изданиях:

6. До Тан Тай, Губанова Л.А. Спектральные характеристики пятислойных четвертьволновых просветляющих покрытий // Сборник трудов Международной конференции «Фундаментальные проблемы оптики -2014». СПб: УниверситетИТМО.-Т79. -С. 363-365.-0,19 п.л./0,1 п.л.

7. До Тан Тай. Многозональные просветляющие покрытия на основе пятислойной четвертьволновой диэлектрической системы // Москва, Евразийский Союз Ученых,- 2014. - № 5. - Часть 3 (Технические науки). -С.27-31. — 0,32 п.л./0,16 п.л.

8. До Тан Тай, Губанова Л.А. Пятислойные четвертьволновые просветляющие покрытия для видимой и ближней инфракрасной областей спектра // Сборник трудов XI Международной конференции «Прикладная оптика-2014».СПБ, Оптическое общество им. Д.С. Рождественского. -2014. -Т.З. -С.129-132. - 0,25 п.л./0,13 пл.

9. До Тан Тай, Губанова Л.А. Влияние показателей преломления слоев, формирующих пятислойное четвертьволновое просветляющее покрытие, на положение минимумов энергетического коэффициента отражения // Сборник трудов XI Международной конференции «Прикладная опгика-2014». СПБ, Оптическое общество им. Д.С. Рождественского.-2014. -Т.З. -С.133-137. - 0,32 п.л./0,16 п.л.

10. Губанова Л.А., До Тан Тай, Погумирский М.В. Влияние скорости откачивания остаточных газов на показатель преломления тонких пленок // Сборник трудов XI Международной конференции «Прикладная оптика-2014». СПБ, Оптическое общество им. Д.С. Рождественского.-2014. -Т.З.-С.141. - 0,07 п.л./0,01 п.л.

11. До Тан Тай, Губанова Л А. Пятислойное четвертьволновое просветляющее покрытие // Сборник тезисов докладов Ш конгресса молодых ученых. СПБ: НИУ ИТМО. -2014. -Выпуск 2. -С.12-13.- 0,13 п.л./0,07 п.л.

12. До Тан Тай, Губанова Л.А. Многодиапазонное просветляющее покрытие с использованием буферных слоев // Сборник тезисов докладов III конгресса молодых ученых. СПБ: НИУ ИТМО. -2014. -Выпуск 2. -С.13-14- 0,13 п.л./0,07 п.л.

13. До Тан Тай, Губанова Л.А. Многозонные просветляющие покрытия // Сборник тезисов докладов П конгресса молодых ученых. СПБ: НИУ ИТМО. -2013. -Выпуск 2. -С.82-83 - 0,13 п.л./0,07 пл.

Тиражирование и брошюровка выполнены в учреждении

«Университетские телекоммуникации»

197101, Санкт-Петербург, Саблинскан ул., 14

Тел. (812) 233 46 69.

Объем 1,0 у.п.л. Тираж 100 экз.