Диссертация (1149530)
Текст из файла
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТАЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯНа правах рукописиНовикова Юлиана АлександровнаИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ КОНСТАНТ ПЛЕНОК ФТОРИДОВВ СРЕДНЕЙ ИК ОБЛАСТИ СПЕКТРА И СИНТЕЗ НА ИХ ОСНОВЕАХРОМАТИЧЕСКИХ ПРОСВЕТЛЯЮЩИХ ПОКРЫТИЙСпециальность: 01.04.05 – ОптикаДИССЕРТАЦИЯна соискание ученой степени кандидатафизико-математических наукНаучный руководитель:д.ф. – м.н., профессорЕ.Н. КотликовСанкт-Петербург – 20152ОГЛАВЛЕНИЕВВЕДЕНИЕ4ЧАСТЬ 1.
ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ КОНСТАНТПЛЕНОК ФТОРИДОВ10ГЛАВА 1. СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОДИССЛЕДОВАНИЯ ОПТИЧЕСКИХ КОНСТАНТ1.1.1.2.1.3.Обзор спектрофотометрических методовисследования оптических констант пленок12Анализ пленок и интерференционных покрытий161.2.1. Математическая модель171.2.2. Рекуррентный метод201.2.3. Адмиттансный метод211.2.4. Матричный метод22Методика определения показателяпреломления непоглощающих пленок1.4.1.6.28Расчет спектров пропускания и отраженияпри наличии поглощения1.5.1232Методика определения оптических констант пленокпри наличии поглощения34Программное обеспечение методики41ГЛАВА 2.
ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ КОНСТАНТПЛЕНОК442.1. Изготовление пленок442.2. Оптические константы подложек452.3. Оптические константы пленок на основе фторида бария502.4. Оптические константы пленок на основе фторида иттрия562.5. Сводные результаты по оптическим константам62Заключение68ЧАСТЬ 2. СИНТЕЗ АХРОМАТИЧЕСКИХ3ПРОСВЕТЛЯЮЩИХ ПОКРЫТИЙ70ГЛАВА 3.
МЕТОДЫ СИНТЕЗАИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ3.1. Обзор методов синтеза интерференционных покрытий3.1.1. Аналитические методы синтеза7272723.1.2. Численные методы оптимизациихарактеристик покрытия763.2. Метод эквивалентных слоев863.3. Программное обеспечение синтеза покрытий91ГЛАВА 4. АНАЛИЗ УСТОЙЧИВОСТИСИНТЕЗИРОВАННЫХ ПОКРЫТИЙ964.1.
Обзор методов анализа устойчивости964.2. Критерий устойчивости на основе анализатрансформации спектров4.3. Программное обеспечение для анализа устойчивости1001024.4. Сравнительный анализ критериев устойчивостиинтерференционных покрытий1054.4.1. Полосовой интерференционный фильтр1054.4.2. Ахроматическое просветляющее покрытие1104.4.3. Светоделительное покрытие112ГЛАВА 5. АХРОМАТИЧЕСКИЕ ПРОСВЕТЛЯЮЩИЕПОКРЫТИЯ ДЛЯ СРЕДНЕЙ ИК ОБЛАСТИ СПЕКТРА1185.1. Методика синтеза просветляющих покрытий1195.2. Просветляющие покрытия на кремнии1215.3.
Просветляющие покрытия на германии1295.4. Просветляющие покрытия на селениде цинка135Заключение140ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ142СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1444ВВЕДЕНИЕАктуальностьтемыисследования.Научно-техническийпрогрессвоптическом приборостроении активизировал развитие в области оптики испектроскопиипленокиинтерференционныхпокрытий.Инаоборот,фундаментальные исследования в области физики тонких пленок позволилисоздать принципиально новые типы систем оптоэлектроники.Основными параметрами, определяющими оптические свойства пленок,являются дисперсия показателя преломления и поглощения.
Для определенияпараметров оптических пленок разработаны и успешно применяются на практикеспектрофотометрические методы, в основу которых положен анализ спектровпленок и покрытий. Этой задаче в настоящее время уделяется большое внимание.Основные трудности при ее реализации связаны с неоднозначностью анализаспектрофотометрических спектров, в особенности при исследовании пленок,обладающих дополнительными полосами поглощения, отсутствующими вмонокристаллах.Развитие оптического приборостроения невозможно без создания новейшихинтерференционных покрытий.
Для их синтеза требуются прозрачные оптическиепленки с набором различных показателей преломления и минимальнымпоглощением в требуемом спектральном диапазоне. Основными критериямикачествапленочныхматериаловявляются:прозрачность,показательпреломления, однородность, плотность, адгезия, твердость, механическиенапряжения, устойчивость к воздействию окружающей среды. В настоящее времянесуществуетуниверсальныхматериалов,обладающихвсемивышеперечисленными свойствами. Их поиску и созданию также уделяетсябольшое внимание.Перед современной физической оптикой стоит ряд проблем, которыенеобходимо учитывать при выборе направлений дальнейшего развития теориисинтезаинтерференционныхпокрытийивозможностиихпрактической5реализации. Одна из основных задач – создание оптических покрытий стребуемыми спектральными характеристиками, устойчивыми к ошибкам воптических параметрах слоев, неизбежными в процессе изготовления.Введены различные критерии устойчивости и рассмотрена возможность ихприменения.
В настоящее время эта задача также не имеет однозначного решения.В данной работе рассмотрены оригинальные спектрофотометрические методыопределения оптических констант пленок. Они базируются на исключении изспектров пропускания и отражения поглощения пленок. Эти методы позволиливпервые наблюдать дополнительные дисперсионные зависимости пленок приналичиивнихполоспоглощения,отсутствующихвмонокристаллах.Предлагаются и исследуются новые оптические материалы на основе фторидов всреднейИКобластиспектра.Предложенкритерийустойчивостисинтезированных покрытий и проведен сравнительный анализ с другимикритериями. С использованием введенного критерия устойчивости синтезировани реализован ряд ахроматических просветляющих покрытий в средней ИКобласти спектра.Такимобразом,актуальностьработыопределяется:разработкойоригинальных методов определения оптических констант пленок; исследованиемпленок фторидов; поиском новых пленкообразующих материалов; решениемзадачиустойчивостисинтезапокрытий;синтезомсиспользованиемвышеперечисленных задач ахроматических просветляющих покрытий.Цель работы: исследование оптических констант пленок фторидов и ихприменение для создания ахроматических просветляющих покрытий.В данной работе объектом исследования являются оптические свойствапленок и тонкопленочные покрытия, а предметом исследования – методынахождения оптических констант пленок, в том числе пленок фторидов ибифторидов,атакжепросветляющих покрытий.проектированиеиизготовлениеахроматических6Для достижения поставленной цели требуется решить следующие основныезадачи:1.Предложить и разработать метод исследования дисперсионных зависимостейоптических констант пленок при наличии сильных полос поглощения.2.Исследовать дисперсионные зависимости оптических констант пленок BaF2,YF3, CaF2.3.Исследовать оптические константы и свойства новых пленкообразующихматериалов на основе бифторидов иттрия, бария, кальция, магния длясредней ИК области спектра.4.Предложитьиразработатьметодикукоррекцииинтерференционныхпокрытий в процессе синтеза и изготовления.5.Разработать методику синтеза ахроматических просветляющих покрытий.6.Синтезировать ахроматические просветляющие покрытия с использованиемисследуемых пленок на подложках из Si, Ge, ZnSe.Научная новизна работы заключается в следующем:1.Предложенаметодикаопределенияоптическихконстантпленок,базирующаяся на коррекции спектров и исключении поглощения в них.2.Исследованы дисперсионные зависимости оптических констант пленок BaF2,YF3, CaF2 в среднем ИК диапазоне.3.Предложены и исследованы двойные фториды BaxMe1-xF2, YxMe1-xF2+х всреднем ИК диапазоне.4.Разработанопрограммноеобеспечениедляопределенияоптическихконстант.5.Предложена методика, в основе которой лежит введенный критерийустойчивости синтезированных интерференционных покрытий.6.Созданопрограммноеобеспечениедляанализаустойчивостиинтерференционных покрытий.7.МодернизированопозволяетпрограммноепроводитьзаменуобеспечениеначальнойFilmManager,конструкциикотороеэквивалентной7структурой, типа HLH или LHL (H – высокопреломляющий слой, L –низкопреломляющий слой).Практическая значимость полученных результатов1.Получение и исследование оптических свойств фторидов и новыхпленкообразующих материалов: BaF2-MgF2, BaF2-CaF2, YF3-BaF2 в среднейИК области спектра.2.Создание программного обеспечения для определения оптических константпленок в средней ИК области спектра.3.Составление базы данных по оптическим константам тонких пленок, котораяпозволяет учесть вызываемые ошибки в расчетах синтезируемых покрытий.4.Разработка методов анализа коррекции синтезированных покрытий впроцессе их изготовления.5.Синтез, изготовление и исследование просветляющих покрытий для среднейИК области спектра.6.Использование результатов работы при выполнении ряда НИР, проводимыхв Санкт-Петербургском государственном университете аэрокосмическогоприборостроения.7.Использование результатов работы на предприятиях ОАО НИИ «Гириконд»,ОАО «Тидекс».8.Использование результатов при чтении спецкурсов по направлению«Оптотехника» в Санкт-Петербургском государственном университетеаэрокосмического приборостроения.Достоверность результатов обеспечивается их согласием с результатамитеоретическихиэкспериментальныхисследований,использованиематтестованных методик и аппаратных средств измерений.На защиту выносятся следующие научные положения:1.Метод определения ОК пленок по спектрам пропускания и отражения всредней ИК области спектра при наличии сильных полос поглощения.82.Результатыэкспериментальныхисследованийпонаблюдениюдополнительной дисперсии оптических констант пленок в областяхпоглощения, отсутствующих в монокристаллах.3.Результаты исследования влияния легирующих добавок на оптическиехарактеристики пленок BaF2 и YF3 в средней ИК области спектра.4.Результаты данных по оптическим константам пленкообразующих веществна основе фторидов и бифторидов.5.Методикаанализаустойчивостиинтерференционныхпокрытийипрограммное обеспечение для нее, в основе которой лежит введенныйкритерий устойчивости.6.Синтез, изготовление и исследование широкополосных просветляющихпокрытий для подложек из ZnSe, Si, Ge в средней ИК области спектра.Реализация результатов работы.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
