Исследование оптических пленок и синтез на их основе интерференционных фильтров для ИК-диапазона спектра

• Автор: Тропин, Алексей Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 179 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение
ГЛАВА 1. Синтез интерференционных покрытий
1.1. Синтез и анализ интерференционных покрытий
1.2. Исследование устойчивости широкополосных спектроделительных покрытий
1.3. Методики коррекции спектральных характеристик отрезающих фильтров
Выводы
ГЛАВА 2. Исследование оптических констант тонких пленок
2.1. Методы исследования оптических постоянных тонких пленок
2.2. База данных оптических констант для пленок, используемых при изготовлении интерференционных фильтров
2.3. Синтез и исследование новых материалов на основе халькогенидов мышьяка
Выводы
ГЛАВА 3. Технологические особенности вакуумного напыления
оптических покрытий
3.1. Экспериментальное вакуумное оборудование
3.2. Формирование пленок постоянной толщины на подложках, совершающих одинарное вращение
3.3. Формирование пленок постоянной толщины на подложках, совершающих планетарное вращение
3.4. Методика контроля толщин осаждаемых пленок
Выводы
ГЛАВА 4. Синтез и исследование интерференционных
фильтров различного назначения
4Л. Приемники ИК-диапазона и ИК-оптопары
4.2. Пожарные извещатели пламени
4.3. Формирователь тест-сигнала для проверки работоспособности инфракрасных датчиков пламени и взрыва
4.4. Спектральные и эксплуатационные характеристики разработанных интерференционных фильтров
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
1. Акт внедрения
2. Программа расчета спектральной характеристики интерференционного покрытия в пакете MathCad
3. Оптические константы пленкообразующих материалов
4. Программа расчета пропускания системы «подложка-растущая пленка» в пакете MathCad
5. Патент РФ на полезную модель

Введение
Актуальность темы
Интерференционные фильтры, в силу возможной вариативности своих спектральных характеристик, находят широкое применение в различных областях науки и техники. Для их реализации требуются прозрачные оптические пленки с различными коэффициентами преломления и минимальным коэффициентом поглощения в требуемой области спектра. При синтезе многослойных интерференционных покрытий также необходим учет дисперсии показателей преломления и поглощения пленкообразующих веществ. Однако оптические свойства тонких пленок зависят от условий их получения и, как правило, отличаются от известных справочных данных, приведенных для монокристаллов или массивных образцов. Существующие в настоящее время данные по оптическим константам пленок недостаточны.
Возможность варьировать не только толщину слоя, но и его показатель преломления является дополнительной степенью свободы при проектировании оптических покрытий. В этом смысле получение новых материалов и исследование оптических констант пленок на их основе в совокупности с созданием методов и средств получения тонких пленок из этих материалов позволяет и в дальнейшем совершенствовать как технологию изготовления интерференционных покрытий, так и их эксплуатационные, спектральные и экономические характеристики. Поэтому, поиск новых материалов, а также работы по совершенствованию технологии получения и исследование тонких пленок и оптических покрытий на их основе являются актуальной и весьма перспективной, с позиции накопления новых знаний и опыта, областью исследований.
Уникальные свойства тонкопленочных оптических покрытий позволяют формировать разнообразные спектральные характеристики фильтров. Современные средства откачки, прецизионные системы контроля толщины, новые методы изготовления и контроля оптических пленок, позволяют получать пленки тех материалов, которые до недавнего времени

варианта покрытия, толщины основного числа слоев этой структуры существенно легче измерять традиционным фотометрическим способом по
Ас/4.
Таким образом, исходя из полученных результатов, можно сделать вывод о том, что вариант покрытия, спроектированный по методике с применением классической четвертьволновой стопы и согласующих эквивалентных слоев устойчивее к ошибкам при напылении по сравнению с вариантом неравнотолщинной структуры.
В следующем параграфе мы предлагаем методики коррекции спектральных характеристик подобного класса покрытий для достижения пропускания близкого к 100% - ному на требуемой длине волны. Проведенный сравнительный анализ рассмотренных методик синтеза с учетом предложенных способов коррекции позволяет сделать вывод о том, что имеется возможность исправить «провалы» в спектрах пропускания покрытий.
1.3. Способы коррекции спектральных характеристик отрезающих фильтров
При реализации на практике многослойных интерференционных покрытий их спектры пропускания (отражения), всегда отличаются от расчетных. Случайные ошибки при измерении толщины осаждаемого слоя, зависимость оптических констант пленок от технологических условий их получения, а также систематические ошибки, обусловленные присутствием в технологическом процессе человеческого фактора, являются причинами отклонения спектральных характеристик получаемых покрытий от рассчитанных теоретически [10, 11, 41].
На данный момент задача поиска структур, устойчивых к ошибкам при напылении, не решена. Существует ряд подходов для нахождения решения с требуемыми спектральными характеристиками [10, 11, 41], но определение подобной структуры покрытия вовсе не дает гарантии, что эта структура