Просветляющие покрытия на основе нанослоёв

Размещено на http://www.allbest.ru/

ПРОСВЕТЛЯЮЩИЕ ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ НАНОСЛОЁВ

Л.А.Губанова,

СПб ГУИТМО, la7777@mail.ru (812)314-3882

Э.С.Путилин

СПб ГУИТМО, eputilin@yandex.ru (812)314-3882

Рассмотрена возможность создания двух- или многокомпонентных просветляющих покрытий, образованных на основе нанослоёв. Достоинство таких покрытий заключается в том, что на их основе могут быть реализованы просветляющие покрытия, имеющие широкую область минимального отражения.

Просветляющие покрытия являются наиболее распространенным классом интерференционных оптических покрытий. Постоянно возрастающие требования к этому виду покрытий связаны с расширением спектрального рабочего диапазона оптических приборов, уменьшением остаточного отражения, когда часто необходимо создавать конструкции покрытий, обеспечивающие коэффициент отражения, значение которого близко к нулю, Создание просветляющих покрытий с необходимыми свойствами усложняется из-за отсутствия материалов с заданными показателями преломления.

Как известно [1], для обеспечения условия просветления необходимо выполнения строго соотношения между показателями преломления слоя (слоёв) и показателем преломления подложки, т.е. материала, на котором находится покрытие, так для однослойного покрытия это , где n₁, n_0, n_m показатели преломления слоя, воздуха и подложки, соответственно. Для трёхслойной системы, образованной слоями, толщины которых равны между собой и равны л₀/4, соотношение между показателями преломления, формирующими это покрытие, выглядит следующим образом: , n₁, n_2, n₃ - показатели преломления слоёв, формирующих данное покрытие. При дополнительном условии: и такое покрытие имеет три минимума отражения, расположенные при длинах волн л₀, л₁ л₂, конкретные значения л1 и л₂ определяются величинами n₁ и n₃ и имеют следующие значения:

, (1)

На рис.1 представлены спектральные зависимости трёхслойной просветляющей системы, иллюстрирующие эволюцию коротковолнового (рис.1а) и длинноволнового (рис.1б) минимумов отражения. Как видно из этого рисунка они хорошо отражают поведение этих двух минимумов отражения в шкале частот. Кроме того, как видно из этих же рисунков, по мере увеличения показателя преломления первого слоя существенно увеличивается отражение в максимумах и увеличивается спектральное расстояние между коротковолновым и длинноволновым минимумами отражения. При фиксированном наборе показателей преломления плёнкообразующих материалов ясно, что возможности создания просветляющих систем с интересующими параметрами могут быть реализованы.

Для строго выполнения условий, накладываемых на показатели преломления, рассмотрим систему, образованную слоями с показателями преломления n₁=1.35, n₂,=2,0 n₃ =2.96, которые удовлетворяют приведённым выше условиям: и . Материал с показателем преломления n₃=2.96 отсутствует. Мы предлагаем рассмотреть четвертьволновую систему, в которой один или несколько слоёв сформированы из набора тонких нанометровых слоёв. Параметры и количество нанометровых слоёв, образующих симметричную комбинацию, определялись из соотношений:

(2)

= р/2с,

где N - необходимый нам показатель преломления слоя, образованного системой нанометровых слоёв, n_1n, n_2n - показатели преломления нанометровых слоёв, коэффициент б = n_1nd₁/ n_2nd₂, n_1nd₁, n_2nd₂ - оптические толщины нанометровых слоёв, - количество симметричных подсистем, образованных нанометровыми слоями.

При n₁=1.35, n₂=4,0 для получения четвертьволнового слоя с показателем преломления 2.96 нам необходимо определить число слоёв подсистем. Для определения числа подсистем необходимо воспользоваться ограничениями, которые определяются экспериментальными возможностями формирования плёнок =10. На рис. 2 представлена зависимость показателя преломления N как функция б отношения оптических толщин элементарных слоёв. Как видно из этого рисунка для достижения необходимого нам значения показателя преломления отношение толщин слоёв б должно равняться 5.67. Далее нам необходимо определить оптическую толщину первого нанометрового слоя, входящего в систему нанометровых слоёв, при числе систем слоёв, равном десяти, используя результат рис.2 . Оптическая толщина первого нанометрового слоя составляет величину порядка 15нм, второго - порядка 80нм.

Как видно из сравнения кривых на рис.3 совпадение спектральных зависимостей просветляющих систем, образованных четвертьволновыми слоями и слоями, содержащими систему нанометровых слоёв вполне удовлетворительны.

нанослой оптический просветляющий покрытие

Литература

Бернтд 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.

Размещено на Allbest.ru