Пятислойные четвертьволновые просветляющие покрытия для видимой и ближней инфракрасной областей спектра
Метод поиска конструкции просветляющих покрытий с минимальным интегральным коэффициентом отражением в диапазоне длин волн 400–1000 нм. Расчет структуры интерференционных покрытий на базе пятислойной четвертьволновой системы диэлектрических слоёв.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | доклад |
Язык | русский |
Дата добавления | 07.12.2018 |
Размер файла | 130,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Пятислойные четвертьволновые просветляющие покрытия для видимой и ближней инфракрасной областей спектра
Увеличение спектрального диапазона, в котором интегральный коэффициент отражения минимален, является актуальной задачей. В настоящее время существует множество методов синтеза просветляющих покрытий, которые основаны на минимизации целевой функции [1-3]. Эти методы позволяют находить конструкции интерференционных покрытий с минимальным энергетическим коэффициентом отражением в широком диапазоне. Однако, данные методы обладают некоторыми недостатками, которые заключается в том, что в результате такого поиска создаются конструкции, в состав которых входит большое количество слоёв (до 100), причём некоторые из них имею толщину, не превышающую единицы нанометров. Последнее вызывает трудности в процессе изготовления интерференционных покрытий.
В работе рассмотрена конструкция покрытия состоящего из пяти слоёв равной оптической толщины. Каждый слой, входящий в покрытие, характеризуется показателями преломления (n1, n2, n3, n4, n5) и оптическими толщинами (n1d1, n2d2, n3d3, n4d4, n5d5). Световое излучение с длиной волны л падает из среды с показателем преломления n0, а покрытие сформировано на подложке с показателем преломления nm.
Условием просветления такой системы, если ц1=ц2=ц3=ц4=ц5=0,25л0, согласно [4] является следующее соотношение:
(1)
Из выражения (1) следует, что для различных значений nm и n0, при условии фиксации показателя преломления одного слоя, четыре показателя преломления остаются неизвестными. С целью получения минимального отражения в заданном спектральном диапазоне, была создана программа для ПК, которая позволила, выбирая материалы слоёв регулировать спектральную область, в которой наблюдается эффект просветления.
Среднее значение энергетического коэффициента отражения в диапазоне длин волн (л1,л2) определяется следующим выражением:
(2)
Алгоритм программы заключается в следующем:
- Четыре переменных, определяющих значения показателей преломления слоев из пяти (n1, n2, n3, n4, n5), которые формируют покрытие и связаны между собой выражением (1), принимают произвольные значения от 1,45 до 2,2. Оставшееся значение показателя преломления может быть определено выражением (1),
- Далее следует рассчитывать значение интегрального энергетического коэффициента отражения покрытия, которое определяется формулой (2),
- Цикл повторяется пока не получено значение наименьшего интегрального энергетического коэффициента отражения.
Схема данного алгоритма для поиска конструкции просветляющих покрытий приведена на рис.1.
В результате поиска были найдены конструкции просветляющих покрытий, обеспечивающие минимальное значение энергетического коэффициента отражения в видимой и ближней инфракрасной областях спектра.
Просветляющее четвертьволновое покрытие для подложки из оптического стекла марки К8, может быть сформировано на основе диоксидов гафния, кремния и оксида магния.
Рис.1. Блок-схемы программы поиска конструкции просветляющих покрытий
Показатели преломления этих пленкообразующих материалов приведены ниже:
n1=1,45 (SiO2), n2=2,2 (HfO2), n3=2,2 (HfO2), n4=1,71 (MgO), n5=1,45 (SiO2).
Спектральная характеристика энергетического коэффициента данного просветляющего четвертьволнового покрытия представлена на рис.2. Как видно из этого рисунка относительная ширина спектрального диапазона (лдл / лкор , где лдл, лкор - длины волн, на которых энергетический коэффициент отражения равен 1% ), в котором энергетический коэффициент отражения не превышает 1% равна 2, а ширина диапазона, в котором интегральный коэффициент отражения меньше 1%, соответственно 2,22.
Рис.2. Спектральная характеристика энергетического коэффициента отражения пятислойного четвертьволнового просветляющего покрытия на подложке из стекла марки К8 с показателем преломления nm=1,52. Показатель преломления слоев: n1=1,35, n2=2,2, n3=2,2, n4=1,71, n5=1,45, л0=0,6 мкм, Rm-коэффициент отражения непокрытой подложки без учета поглощения
На оптическом стекле марки ТФ5 просветляющие покрытия может быть сформировано из материалов (n1=1,45 (SiO2), n2=2,2 (HfO2), n3=2,2 (HfO2), n4=1,71 (MgO), n5=1,56 (Al2O3)). Спектральная характеристика энергетического коэффициента разработанного просветляющего четвертьволнового покрытия представлена на рис.3. Анализ представленной на этом рисунке кривой показывает, что относительная ширина спектрального диапазона, в котором энергетический коэффициент отражения не превышает 1% составляет величину 1,92, а ширина диапазона, в котором интегральный коэффициент отражения меньше 1%, соответственно 2,2.
Разработанные конструкции просветляющих покрытий обеспечивают снижение энергетического коэффициента отражения в широком спектральном диапазоне (2,4 < лдл / лкор < 2,8) где лкор, лдл коротковолновая и длинноволновая границы четвертьволновых просветляющих покрытий для различных марок оптических стекол, показатели преломления которых лежат в интервале 1,52 - 1,75.
Рис.3. Спектральная характеристика энергетического коэффициента отражения пятислойного четвертьволнового просветляющего покрытия на подложке из стекла марки ТФ5 с показателем преломления nm=1,75. Показатель преломления слоев: n1=1,35, n2=2,2, n3=2,2, n4=1,71, n5=1,56, л0=0,6 мкм, Rm-коэффициент отражения непокрытой подложки без учета поглощения
В работе представлены спектральные характеристики интерференционных просветляющих покрытий для оптических элементов, изготовленных из оптического стекла марок К8 и ТФ5, обеспечивающие минимальный интегральный коэффициент отражения в диапазоне длин волн 400 - 1000 нм.
Список литературы
диэлектрический интерференционный просветляющий покрытие
1. Alexander V. Tikhonravov, Michael K. Trubetskov,Tatiana V. Amotchkina, J. A. Dobrowolski. Estimation of the average residual reflectance of broadband antireflection coatings //Applied Optics . 2008. Vol. 47. No 13. P. C124-C130.
2. Tatiana V. Amotchkina, Michael K. Trubetskov, Vladimir Pervak,Alexander V. Tikhonravov. Design, production, and reverse engineering of two-octave antireflection coatings // Applied Optics. 2011. Vol. 50. No.35. P. 6468-6475.
3. Котликов Е.Н., Шалин В.Б., Тропин А.Н. Синтез оптических покрытий с применением генетических алгоритмов // Научно-технический вестник ИТМО. 2011. С. 1-5.
4. Сборник тезисов докладов конгресса молодых ученых, выпуск 2. - СПБ: НИУ ИТМО, 2014, стр.12-13
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Технологии, связанные с нанесением тонкопленочных покрытий. Расчет распределения толщины покрытия по поверхности. Технологический цикл нанесения покрытий. Принципы работы установки для нанесения покрытий магнетронным методом с ионным ассистированием.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 04.05.2011Виды и свойства керамических покрытий, способы получения. Электронные ускорители низких энергий в технологиях получения покрытий. Нанесение покрытий CVD-методом. Золь-гель технология. Исследование свойств нанесенных покрытий, их возможные дефекты.
курсовая работа [922,9 K], добавлен 11.10.2011Определение и виды лакокрасочных покрытий. Методы их нанесения. Основные свойства лакокрасочных покрытий. Их промежуточная обработка. Защита материалов от разрушения и декоративная отделка поверхности как основное назначение лакокрасочных покрытий.
контрольная работа [172,4 K], добавлен 21.02.2010Характеристика, свойства и применение современных износостойких наноструктурных покрытий. Методы нанесения покрытий, химические (CVD) и физические (PVD) методы осаждения. Эмпирическое уравнение Холла-Петча. Методы анализа и аттестации покрытий.
реферат [817,5 K], добавлен 26.12.2013Состав гальванического покрытия и его использование для защиты деталей от коррозии и придания им красивого внешнего вида. Особенности применения и отличительные свойства анодных и катодных металлических покрытий. Сферы использования химических покрытий.
контрольная работа [930,4 K], добавлен 18.09.2009Изучение износостойких нанокомпозитных покрытий с использованием методов магнетронного распыления и вакуумно–дугового разряда. Изучение влияния содержания нитрида кремния на твердость покрытия. Измерение микротвердости поверхностного слоя покрытий.
курсовая работа [830,3 K], добавлен 03.05.2016Характеристики полимерно-порошкового покрытия. Классификация способов нанесения покрытий. Центробежный метод распыления порошков. Технология порошковой окраски электростатическим напылением - технология зарядки коронным разрядом. Напыление в вакууме.
курсовая работа [497,2 K], добавлен 04.12.2014Патентная документация, методики поиска патентов, обработка найденной информации. Устройство для нанесения лакокрасочных покрытий в электрическом поле. Нанесение лакокрасочных покрытий в электрическом поле. Нанесение порошкообразных материалов.
курсовая работа [136,8 K], добавлен 30.06.2011Исследование структуры, фазового состава и свойств покрытий системы Ti–Si–B, полученных электронно-лучевой наплавкой в вакууме и методом электронно-лучевого оплавления шликерной обмазки. Получение и перспективы применения МАХ-материалов на основе титана.
дипломная работа [4,0 M], добавлен 14.06.2013Разработка принципиальной схемы энергетической установки танкера первого класса. Выполнение расчета главной энергетической установки - дизеля. Классификация вибродемпфирующих покрытий. Влияние вибродемпфирующего покрытия на частотную характеристику.
дипломная работа [3,9 M], добавлен 24.07.2013