Синтез та спектральні властивості багатошарових інтерференційних структур на базі дво- та трикомпонентних симетричних періодів - Автореферат

Національна академія наук України Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук Науковий керівник: доктор фізико-математичних наук, професор, Поперенко Леонід Володимирович, Київський національний університет імені Тараса Шевченка, завідувач кафедри оптики Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор, член-кореспондент НАН України, Одулов Сергій Георгійович, Інститут фізики НАН України, головний науковий співробітник доктор фізико-математичних наук, старший науковий співробітник, Стронський Олександр Володимирович, Інститут фізики напівпровідників ім. З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Інституту фізики НАН УкраїниЗначний внесок в розвиток теорії і практики багатошарових оптичних покриттів зробили українські вчені академік Лисиця М.П. з учнями, засновники харківської наукової школи оптиків Шкляревський І.М. і Милославський В.К. Завдяки роботам Лисиці М.П. та французського вченого Абеле, який запропонував матричні методи розрахунку для непоглинаючих шаруватих середовищ, немає серйозних труднощів при розвязанні прямої спектральної задачі (задача аналізу), коли визначаються оптичні властивості багатошарової інтерференційної системи з відомими параметрами. Зовсім інша ситуація виникає при розвязанні оберненої спектральної задачі (задача синтезу), коли потрібно визначити параметри інтерференційної системи, яка б мала наперед задані спектральні характеристики. Для вирішення цієї проблеми потрібно, зокрема, дати відповідь на питання: як ширина смуг прозорості повязана з кількістю компонент періоду та оптичною товщиною окремих шарів, чи існують обмеження на вибір оптичних матеріалів. встановлення правил синтезу багатошарових інтерференційних систем із широкими смугами прозорості в спектральному діапазоні, у який потрапляє декілька сусідніх гармонік базової робочої частоти випромінювання, і високим відбиванням на частотах нижчих гармонік;Значення l0 відповідає довжині хвилі максимального пропускання фільтра Фабрі-Перо або довжині хвилі центру смуги (або смуг) прозорості у випадку багатопівхвильових фільтрів. Чвертьхвильові періодичні двокомпонентні багатошарові інтерференційні системи, утворені багаторазовим повторенням періодів (АВ) або (0,5АВ0,5А), де А і В - шари із матеріалів з показниками заломлення NA і NB відповідно та оптичними товщинами, рівними чверті деякої фіксованої довжини хвилі l0 (оптична товщина шару 0,5А дорівнює ), характеризуються спектральними залежностями пропускання, в яких на довжинах хвиль l, що близькі непарним цілим значенням відношення l0/l = 1, 3, 5, ..., спостерігаються так звані “смуги високого відбивання” або “стоп-смуги”, а на довжинах хвиль l, що близькі парним цілим значенням відношення l0/l = 2, 4, 6, ..., спостерігаються так звані “смуги високого пропускання” або “смуги прозорості”. Спільним недоліком багатошарових інтерференційних систем (не тільки фільтрів) є порівняно мала ширина спектральних областей високого відбивання, в межах яких саме і знаходиться вузька смуга прозорості фільтрів Фабрі-Перо. Крім того, при збільшенні товщини абсорбційного фільтру з метою зменшення пропускання в спектральній області фона зменшується пропускання і в смузі прозорості. Розвязання проблеми подавлення фонового випромінювання передбачало розвязання задач вибору конструкції фільтра, синтезу інтерференційних покриттів, дослідження оптичних властивостей фільтрів (відбивання, пропускання) у залежності від параметрів фільтра, а також від умов їх використання (кути падіння, поляризація падаючого випромінювання).Вперше встановлені закономірності синтезу багатошарових систем, розширення області прозорості яких досягається подавленням певної кількості сусідніх смуг високого відбивання. Показано, що кількість сусідніх смуг високого відбивання, що подавлені, не може бути більшою , де m - число різних плівкоутворюючих матеріалів, які використані для створення багатошарової періодичної структури з симетричними періодами. Максимальна кількість сусідніх смуг високого відбивання, які подавлені, досягається в тому випадку, коли кількість шарів з однаковою оптичною товщиною, на які можна умовно розбити період, буде парною. У випадку трьох і чотирьох компонентів в періоді сформульовані правила дозволяють визначити всі можливі набори оптичних товщин шарів, а співвідношення між показниками заломлення матеріалів шарів визначаються як результат знаходження розвязків системи рівнянь, кількість яких дорівнює кількості подавлених смуг високого відбивання. Отримано вирази для визначення параметрів багатошарових систем (кількість шарів, їх показники заломлення і товщини), у спектрах пропускання яких подавлені одночасно 3 сусідні смуги високого відбивання.

КОРОТКИЙ ЗМІСТ РОБОТИ