Диссертация (1149530), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Оно обладает высокоймеханической прочностью и твердостью (первая группа), химической стойкостью,негигроскопичностью.5.4. Просветляющие покрытия на селениде цинкаСеленид цинка (ZnSe) используется в качестве материала для производстваоптических элементов: окон, линз, зеркал, призм, светоделителей и др.
Егоотличительной чертойявляется низкое поглощение в инфракрасной области.Материал, хотя и поликристаллический, но характеризуется однороднойструктурой, высоким пропусканием в ИК области и низкими внутреннимипотерями, связанными с поглощением и рассеянием. Селенид цинка наиболеечасто применяется для изготовления компонентов для CO2-лазеров (включаявысокомощные) и широкополосных спектральных приборов, работающих вдиапазоне от 0.6 до 17 мкм.
Обладает высоким показателем преломления (n=2.4).Область прозрачности от 0.5 до 22 мкм.В таблице 5.4.1 предложена структура просветляющего покрытия для 7-мислоев на первых этапах конструирования, а также рассчитаны функция качества икритерий устойчивости.В таблице 5.4.2. показан поэтапный процесс замены предложеннойструктуры эквивалентными слоями, типа HLH.В таблице 5.4.3 приведена окончательная конструкции ПП на основепленок Ge, ZnS, Y0.67Ba0.33F2.67.
Опорная длина волны 2.2 мкм.136Таблица 5.4.1. Структура ПП на подложке из ZnSe на первых этапах синтеза№слоя12Начальноеприближениеnd, λ/43413.612.4714.55023.212.3091.27332.812.0941.12442.411.8880.8135211.6831.03761.611.4990.74771.3511.3501.8017-ми слойная структураКол-вослоевОптимизированное нач.приближениеnd, λ/456ФункциякачестваF7Критерийустойчивости∑k (∆Fk / ∆dk)81.395136.534Таблица 5.4.2. Эквивалентные конструкции с различным числом слоевКол-вослоев7-ми слойная струтктура1№слоя2Оптимизир. нач.приближениеnd, λ/43412.4714.55022.3091.27332.0941.12441.8880.81351.6831.03761.4990.74771.3501.801Эквивалентные структурыматериал5d, λ/46материал7d, λ/48GeZnSGeGeZnSGe6.46527.2736.4650.8869.1350.886GeZnS6.46527.273GeZnS7.3519.135ZnS9.876GeZnS0.88612.482ZnSY0.67Ba0.33F2.67ZnSZnSY0.67Ba0.33F2.67ZnSZnSY0.67Ba0.33F2.67ZnSY0.67Ba0.33F2.672.6061.9262.6061.8575.4091.8570.1416.3080.14117.436Y0.67Ba0.33F2.67ZnS1.9264.463Y0.67Ba0.33F2.67ZnS5.4091.998Y0.67Ba0.33F2.67ZnS6.3080.141Y0.67Ba0.33F2.6717.436137Таблица 5.4.3.
Конструкции ПП на основе пленок Ge, ZnS, Y0.67Ba0.33F2.67№ слоя1213- ти слойное покрытиеПокрытиеОптимизированноеэквивалентное покрытиематериалd, λ/4341Ge0.1042ZnS0.5433Ge0.1114ZnS0.62656GeZnS0.1291.8107Y0.67Ba0.33F2.670.1148ZnS0.1539Y0.67Ba0.33F2.670.17110ZnS0.44511Y0.67Ba0.33F2.670.49012ZnS0.24513Y0.67Ba0.33F2.671.063ФункциякачестваF5Критерийустойчивости∑k (∆Fk / ∆dk)61.704811.157Нашей задачей было проектирование просветляющих покрытий наподложкеизРеализовывалисьZnSeсвнедрениемширокополосныеполученной(ахроматичные)смесиY0.67Ba0.33F2.67.покрытиявобластипрозрачности ZnSe. Рассмотрим задачу нахождения ахроматических ПП от 2 до12 мкм.
Процедура синтеза такая же, как описанная в разделах 5.2, 5.3.На рис. 5.4.1 представлен спектр синтезированного покрытия в диапазоне2-12 мкм на основе пленок Ge, ZnS, Y0.67Ba0.33F2.67 на подложке ZnSe.На рис. 5.4.2 спектр реализованного одностороннего покрытия на основепленок Ge, ZnS, Y0.67Ba0.33F2.67 на подложке ZnSe на предприятии ООО «Тидекс».Расчет спектра делался для полубесконечной подложки Тmax= 83%.
С точностьюдо2% они совпадают со спектрами синтезированных покрытий. Небольшиеотличия обусловлены ошибками в толщинах пленок при изготовлении.138Рис. 5.4.1. Спектр синтезированного покрытия на основе пленокGe, ZnS, Y0.67Ba0.33F2.67 на подложке ZnSeРис. 5.4.2. Спектр реализованного покрытия на основе пленокGe, ZnS, Y0.67Ba0.33F2.67 на подложке ZnSe.139Полученноепокрытиеявляетсяширокополоснымпросветляющимпокрытием в диапазоне 2-12 мкм со средним пропусканием более 81%.
Онообладает высокой механической прочностью и твердостью (первая группа),химической стойкостью, негигроскопично.140ЗаключениеВовторойчастидиссертацииприведенырезультатысинтезаахроматических просветляющих покрытий. В третьей главе сделан обзор методовсинтеза ИП, который позволил сделать вывод, что наиболее гибкими иуниверсальными являются численные методы. Эти методы основаны на решениизадачи минимизации функции качества.
Из всех методов синтеза мы выделилиметодику, основанную на теории эквивалентных слоев и численных методовоптимизации. В нашей работе эти методики развиты для синтеза ахроматическихпросветляющих покрытий.В четвертой главе проведен обзор методов анализа устойчивостисинтезированных покрытий.
Предложена методика, в основе которой лежитвведенный критерий устойчивости на основе исследования трансформацииспектров при конечных ошибках в толщинах слоев. Для реализации этойметодики создано программное обеспечение на языке Wolfram Mathematica-8.0.Проведенсравнительныйанализметодикопределенияустойчивостиспектральных характеристик для полосовых интерференционных фильтров,ахроматических просветляющих и светоделительных покрытий.Анализ показал, что устойчивость, определенная по первой производнойфункции качества практически нигде не соответствует реальной.
Устойчивость,определенная по второй производной позволяет выявить в структуре покрытияслои, наиболее критичные к изменению оптической толщины, но при этомколичественные расхождения оптических толщин в слоях существуют. Показано,что для полосовых интерференционных фильтров оптимальными являютсякритерии устойчивости, предложенные нами и в работе [113].Для просветляющих ахроматических покрытий введенный нами критерийдает хорошие результаты для любых видов ошибок. Устойчивость по критерию[113] для малой ошибки дает хорошие результаты, но с увеличением ошибок141начинаются расхождения с расчетными сдвигами.
Для светоделительныхпокрытий введенный нами критерий устойчивости дает наилучшие результаты.Такимобразом,предложеннаяметодикаанализаустойчивостипредоставляет возможность уже на первом этапе синтеза покрытия выявить вструктуре слои, которые наиболее критичны к изменению оптической толщины, ипрогнозировать их коррекцию в последующих слоях.В пятой главе предложена методика синтеза просветляющих покрытий,котораябазируетсянаиспользованиибазовыхструктуризпленокспроизвольными значениями показателей преломления и последующей заменойчасти пленок эквивалентными слоями, анализом устойчивости синтезированныхструктур.Описана модернизированная программа Film Manager, котораяпозволяет проводить замену начальной конструкции эквивалентной структурой,типа HLH или LHL.
Из анализа полученных результатов видно, что спектральныехарактеристики базовых структур почти совпадают со структурами, в которыхнесуществующие в природе показатели преломления заменялись эквивалентнымислоями из реально существующих материалов.С помощью программы Film Manager синтезированы ахроматическиепросветляющие покрытия на подложках Si, Ge, ZnSe в диапазоне 2-12 мкм свнедрением исследуемых смесей: BaF0.98Mg0.02F2 и Y0.67 Ba0.33 F2.67. Практическивсе синтезируемые покрытия были реализованы на практике на предприятияхОАО НИИ «Гириконд», ООО «Тидекс». Все реализованные покрытия отличаютсявысокой механической прочностью и химической стойкостью.
Это демонстрируетэффективность исследуемых смесей.142ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ1.Разработанаметодикаисследованияоптическихконстантпленок(показателей преломления и поглощения), базирующаяся на коррекциипоглощения в спектрах пропускания и отражения, позволяющая решитьзадачу нахождения оптических констант при наличии сильных полоспоглощения.2.Составлена программа, поддерживающая методику нахождения оптическихконстант численными методами на языке Wolfram Mathematica - 8.0.3.Проведены исследования оптических констант (ОК) пленок фторидов,которые наиболее перспективны в средней ИК области спектра.
ОпределеныОК пленок YF3, BaF2,CaF2 в диапазоне спектра 2-12 мкм.4.Проведены исследования оптических констант (ОК) пленок двойныхфторидов (бифторидов), которые наиболее перспективны в средней ИКобласти спектра BaF2-MgF2, BaF2-CaF2, YF3-BaF2.5.Впервые наблюдалось наличие дополнительной дисперсии пленок в областяхдополнительного поглощения (3 мкм и 6 мкм), отсутствующих вмонокристаллах.6.Приведена база данных по оптическим константам тонких пленок YF3, BaF2,CaF2,98%BaF2+2%MgF2,90%BaF2+10%CaF2,67%YF3+33%BaF2,50%YF3+50% BaF2 и 67% YF3 + 33% CaF2.
В базе использованы, как имеющиесялитературные данные, так и оригинальные результаты исследования вобласти спектра 2-12 мкм.7.Разработана методика анализа устойчивости синтезированных покрытий, воснове которой лежит введенный критерийна основетрансформацииспектров при конечных ошибках в толщинах слоев.8.Для анализа критериев устойчивости была создана программа, написанная наязыке Wolfram Mathematica - 8.0.1439.Проведенсравнительныйанализметодикопределенияустойчивостиспектральных характеристик для полосовых интерференционных фильтров,ахроматических просветляющих и светоделительных покрытий.10. Предложена методика синтеза просветляющих покрытий, которая базируетсяна использовании базовых структур из пленок с произвольными значениямипоказателейпреломленияипоследующейзаменойчастипленокэквивалентными слоями с помощью модернизированной программы FilmManagerипредложенныманализомустойчивостисинтезированныхструктур.11.
Результаты работы синтеза просветляющих покрытий на подложках из Si,ZnSe, Ge в среднем инфракрасном диапазоне спектра использованы привыполнениирядаопытно-конструкторскихработ,предприятиях ОАО НИИ «Гириконд», ООО «Тидекс».проводимыхна144СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1.Котликов Е.Н., Кузнецов Ю.А., Лавровская Н.П., Тропин А.Н. Оптическиепленкообразующие материалы для инфракрасной области спектра //Научное приборостроение.
М.: – 2008 г. – Т. 18. – № 3. –С. 32-37.2.Мешков Б.Б., Яковлев П.П. Проектирование интерференционных покрытий.М.: Машиностроение. –1987 г. – 185 с.3.Lehmann W., Heerdegen W., Schirmer G., Mutschke H., Richter W., Hacker E.,Dohle R. Structure correlated infrared properties of fluoride films. // Phys. stat.sol. –1990.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
