Ахроматическое двухкомпонентное просветляющее покрытие для оптического элемента из монокристаллического дифосфида кадмия тетрагональной модификации

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ АХРОМАТИЧЕСКОЕ ДВУХКОМПОНЕНТНОЕ ПРОСВЕТЛЯЮЩЕЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ ОПТИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА ИЗ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ДИФОСФИДА КАДМИЯ ТЕТРАГОНАЛЬНОЙ МОДИФИКАЦИИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Объединенный институт физики твердого тела и полупроводников Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Трухан Владимир МихайловичШелег Александр УстиновичФекешгази Иштван ВинцеевичМица Александр ВладимировичГолякевич Татьяна Васильевна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Объединенный институт физики твердого тела и полупроводников Национальной академии наук Беларуси(57) Ахроматическое двухкомпонентное просветляющее покрытие для оптического элемента из монокристаллического дифосфида кадмия тетрагональной модификации, содержащее четыре чередующихся слоя с низким и высоким показателями преломления из диоксида кремния и диоксида циркония соответственно, причем оптические толщины слоев составляют 1144(0,850,01)0/4, 2233(1,850,03)0/4, а их показатели преломления равны 131,370,02, 242,090,03, где 1, 2, 3, 4 - геометрические толщины слоев, 0 - рабочая длина волны, равная 800 нм. Изобретение относится к интерференционным покрытиям, которые используются в оптическом приборостроении и лазерной технике, в частности, для оптических элементов,изготовленных из дифосфида кадмия тетрагональной модификации (2(т. Известно, что монокристаллы 2(т) применяются при изготовлении активных элементов управления длительностью импульсов излучения твердотельных лазеров 1. Для уменьшения уровня оптических потерь в элементах квантовой электроники из 2(т) используются многослойные интерференционные покрытия. Известно трехслойное ахроматическое просветляющее покрытие для оптических элементов из материалов с изменяющимся от значений 2,44 до 2,2 по закону нормальной 10304 1 2008.02.28 дисперсии показателем преломления, которое обеспечивает снижение среднего коэффициента отражения до уровня 0,32 в области спектра 420-760 нм 2. Трехслойные интерференционные покрытия из окиси циркония, окиси иттрия и фтористого магния использовались для осаждения на оптические элементы из парателлурита (ТеО 2) и ниобата лития (3) 2. Однако они неприемлемы для оптических элементов из 2(т) вследствие иной области изменения показателей преломления (3,55-3,00) и необходимости реализации просветления в более широкой области спектра 550-1100 нм. Наиболее близким по технологической сущности и достигаемому результату является ахроматическое просветляющее покрытие для оптических элементов из веществ с изменяющимся по закону нормальной дисперсии от значений 2,77 до 2,55 показателем преломления 3. Оно состоит из четырех чередующихся диэлектрических слоев с высоким и низким показателями преломления с оптическими толщинами, считая от подложки, равными 1144(0,910,01)0/4, 2233(1,830,03)0/4, из веществ с показателями преломления 132,110,01 241,370,01, где 1, 2, 3, 4 - геометрические толщины слоев, а 0 - длина волны середины спектральной области просветления 3. Четырехслойное просветляющее покрытие 3 осаждалось на оптические элементы из кристаллов карбида кремния -6 путем испарения окиси циркония и фтористого магния. Показатель преломления карбида кремния изменялся по закону нормальной дисперсии от 2,77 до 2,55 в спектральном диапазоне 420-760 нм. Применяя данную структуру и технологию 3 невозможно изготовить просветляющее покрытие для (2(т с изменяющимся по закону нормальной дисперсии от значения 3,50 до 3,17 показателем преломления для обыкновенного луча и от 3,35 до 3,00 для необыкновенного луча в спектральном диапазоне 550-1100 нм. Задача изобретения состоит в нахождении параметров структуры ахроматического двухкомпонентного четырехслойного просветляющего покрытия (11, , 44) для оптических элементов из дифосфида кадмия тетрагональной модификации с изменяющимся по закону нормальной дисперсии от значения 3,50 до 3,17 показателем преломления для обыкновенного луча и от 3,35 до 3,00 для необыкновенного луча, которая обеспечила повышение пропускания оптических элементов из 2(т) до уровня свыше 99,90 в диапазоне от 550 до 1100 нм. Ахроматическое двухкомпонентное просветляющее покрытие для оптического элемента из монокристаллического дифосфида кадмия тетрагональной модификации, содержащее четыре чередующихся слоя с низким и высоким показателями преломления из диоксида кремния и диоксида циркония соответственно, причем оптические толщины слоев составляют 1144(0,850,01)0/4, 2233(1,850,03)0/4, а их показатели преломления равны 131,370,02 242,090,03, где 1, 2, 3, 4 - геометрические толщины слоев, 0 - рабочая длина волны, равная 800 нм. При поиске оптимального просветляющего покрытия для оптических элементов из 2 использована структура интерференционной системы (11 хАухАуВ),где- подложка с показателем преломления (,), А и В - слои из пленкообразующих веществ с низкими высокимпоказателями преломления и с оптическими толщинамиисоответственно, при этом 0/4 - оптические толщины четвертьволновых слоев А и В на рабочей длине волны 0, х и у - множители, определяющие толщины слоев,1, 2, ,- порядковый номер пары слоев (фиг. 1, структура просветляющего покрытия). Проектирование многослойной интерференционной системы, которая удовлетворяет предварительно заданным свойствам, включает формулирование требований относительно покрытия, поиск его структуры (определение количества слоев и их параметров), которая 2 10304 1 2008.02.28 обеспечит получение необходимых характеристик покрытия относительно дестабилизирующих факторов, связанных с контролем толщины слоев, свойствами пленкообразующих веществ и т.п., формулированием технологических рекомендаций. Методика оптимизации конструкций многослойных интерференционных покрытий базируется на случайном поиске с непрерывным самообучением. Под самообучением понимается способность программы ЭВМ, которая реализует заданный метод, учитывать результаты предшествующих поисков минимумов оценочной функции качества, которое описывает степень (меру) отклонения реальной спектральной характеристики интерференционного покрытия от необходимой. В сравнении с другими известными методами случайного поиска процесс обучения в ходе поиска сопровождается как уменьшением фактора случайности, так и возрастанием определенности алгоритма поиска функции качества. В то же время случайный фактор в выборе направления дает возможность алгоритму переобучаться, если свойства функции качества в области поиска изменились или предшествующее обучение было неточным. В результате поиска и оптимизации структуры найдены параметры структуры ахроматического двухкомпонентного четырехслойного просветляющего покрытия (11, , 44) с высоким показателем преломления из диоксида циркония и с низким показателем преломления из диоксида кремния для оптических элементов из дифосфида кадмия. При значениях показателей преломления подложки 3,20 или 3,10 для длины волны 0800 нм покрытие с оптимальными параметрами (1144(0,850,01)0/4170 нм,2233(1,850,03)0/4370 нм 131,370,02, 242,090,03) дает возможность повысить пропускание оптических элементов из дифосфида кадмия до уровня свыше 99,95 в диапазоне от 550 до 1100 нм (фиг. 2, спектры пропускания образцов из 2 с просветляющими покрытиями). Четырехслойное просветляющее интерференционное покрытие изготавливают путем вакуумного осаждения на поверхности оптических элементов из дифосфида кадмия слоев испаряемых электронно-лучевым способом веществ из диоксида циркония, который имеет высокий показатель преломления, и диоксида кремния с низким показателем преломления. При этом используют фотометрический контроль оптической толщины осаждаемых слоев, измеренные на спектрофотометре СФ-20 спектральные зависимости пропускания оптических элементов из дифосфида кадмия с осажденным четырехслойным покрытием с указанными толщинами слоев, определяют значения среднего уровня пропускания на уровне 99,50 при минимальном его значении 98,0 в узкой области спектра вблизи 750 нм и максимальном 99,99 . илигде А и В - слои из пленкообразующих веществ с низкими высокимпоказателями преломления и с оптическими толщинами х исоответственно,0/4 - оптические толщины четвертьволновых слоев А и В на рабочей длине волны 0, х и у - множители, определяющие толщины слоев,1, 2, ,- порядковый номер пары слоев. Фиг. 1 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4