Введение к работе
Актуальность диссертационной работы
Интерференционные диэлектрические системы широко применяются при создании зеркал, светоделителей, фильтров, просветляющих покрытий, обладающих малым поглощением. Диэлектрические покрытия, как правило, выполняют только одну функцию: изменение энергетических характеристик излучения. Однако им можно придать дополнительные функции, связанные с формированием фронта световой волны, например, исправление дефектов подложки, исправление аберраций, получение длиннофокусных сферических зеркал, создание асферических поверхностей, и другие. При этом, как правило, присоединение второй функции приводит к ухудшению первой, связанной с формированием энергетических характеристик отражённого или прошедшего излучения. Задачей работы является создание покрытий, позволяющих формировать волновой фронт без существенного изменения отражения (пропускания) этих покрытий по поверхности оптического элемента.
В работе исследуются фазо-компенсирующие покрытия. Это покрытия, у которых с изменением оптической толщины одного или нескольких слоев, значение энергетического коэффициента отражения (пропускания), в заданном спектральном диапазоне, не изменяется.
Цель и задачи работы
Цель диссертационной работы состояла в разработке и исследовании принципиально нового типа оптических покрытий – фазо-компенсирующих. Достижение поставленной цели обеспечивается решением следующих задач:
-
Исследование конструкций (порядка чередования показателей преломления и толщин слоев) фазо-компенсирующих покрытий;
-
Анализ возможности создания фазо-компенсирующих систем с большим количеством чередующихся градиентных слоев;
-
Разработка аналитического метода нахождения параметров технологической оснастки для создания покрытий с параметрами, максимально приближенными к заданным.
Объект исследования
Объектом исследований является принципиально новый тип оптических покрытий – фазо-компенсирующие, формирующие фазовые характеристики отражённого или прошедшего светового излучения в заданном спектральном диапазоне.
Методы исследования
Для решения поставленной задачи были использованы основные положения теоретических моделей, описывающих энергетические и фазовые характеристики многослойных систем, образованных прозрачными слоями. Исследовано влияние формы диафрагмы на характер распределения толщины слоя по поверхности оптической детали. Для создания градиентных слоев с заданным распределением толщины или коэффициента отражения по поверхности оптической детали была разработана программа синтеза, позволяющая определить условия изготовления градиентного покрытия с использованием круглых диафрагм.
Научная новизна
1.Разработан принципиально новый тип покрытий, формирующий волновой фронт отраженного или прошедшего излучения при неизменном значении энергетического коэффициента отражения (пропускания) по поверхности оптического элемента
2. Показано, что значение энергетического коэффициента отражения (пропускания) фазо-компенсирующих покрытий по поверхности оптического элемента определяется показателями преломления и оптическими толщинами слоев их формирующих, и может лежать в диапазоне от 0 до 1.
3. Разработан аналитический метод расчета параметров технологической оснастки, для получения фазо-компенсирующих и градиентных покрытий с параметрами максимально приближенными к заданным.
4. Экспериментально изготовлены фазо-компенсирующие покрытия и исследованы их оптические характеристики.
Практическая ценность работы
Разработанные покрытия могут применяться для формирования волнового фронта лазерного излучения. При этом фаза волны меняется, а распределение интенсивности остается неизменным. Еще одна область применения фазо-компенсирующих покрытий – создание асферических поверхностей или компенсации асимметричных дефектов поверхности подложек.
На защиту выносятся следующие основные результаты и положения:
-
Принципиально новый тип покрытий – фазо-компенсирующих.
-
Результаты исследования двух- и трехслойных фазо-компенсирующих систем. Зависимость максимального пропускания от показателей преломления слоев, формирующих эти системы.
-
Результаты анализа многослойных чередующихся четвертьволновых фазо-компенсирующих покрытий с переменным по толщине верхним слоем.
-
Результаты исследования возможности создания фазо-компенсирующих систем с неограниченным количеством чередующихся градиентных слоев, показатель преломления которых зависит от показателей преломления соседних слоев. Количество чередующихся градиентных слоев может быть любым, зависящим от механической прочности системы.
-
Результаты экспериментальных исследований оптических характеристик фазо-компенсирующих покрытий.
Вклад автора в работу
Диссертация отражает личный вклад автора в проведенные исследования. Соавторство относится, в основном, к оказанию соискателю методической помощи при решении поставленных задач и технической помощи при выполнении экспериментальных исследований.
Апробация работы
Основные результаты работы докладывались и обсуждались на V всероссийской межвузовской конференции молодых ученых 2008 году; на VII всероссийской межвузовской конференции молодых ученых 2010 году; на VIII всероссийской межвузовской конференции молодых ученых 2011 году; на XL научной и научнометодической конференции СПбГУ ИТМО в 2011 году; на XLI научной и научнометодической конференции СПбГУ ИТМО в 2012 году; на I Всероссийском конгрессе молодых ученых 2012 году; на VI международном оптическом конгрессе «Оптика – XXI век».
Публикации
По теме диссертации опубликовано 6 статей, из которых 2 статьи опубликованы в рецензируемых журналах из перечня ВАК.
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и двух приложений.
