Научная статья на тему 'Синтез ахроматических светоделительных покрытий для фурье-спектрофотометров дальнего ИК-диапазона'

Синтез ахроматических светоделительных покрытий для фурье-спектрофотометров дальнего ИК-диапазона Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

CC BY
186
50
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СИНТЕЗ / SYNTHESIS / АНАЛИЗ / ANALYSIS / ПЛЕНКИ / АХРОМАТИЧЕСКИЕ ПОКРЫТИЯ / ACHROMATIC COATINGS / ОПТИМИЗАЦИЯ / OPTIMIZATION / УСТОЙЧИВОСТЬ / STABILITY / ОПТИЧЕСКИЕ КОНСТАНТЫ / OPTICAL CONSTANTS / THIN FILM

Аннотация научной статьи по нанотехнологиям, автор научной работы — Котликов Е. Н., Новикова Ю. А., Юрковец Е. В.

Рассмотрены особенности синтеза широкополосных светоделительных покрытий, предназначенных для работы в фурье-спектрофотометрах среднего и дальнего ИК-диапазона спектра. Такие покрытия позволяют разделять потоки света в требуемых для работы фурье-спектрофотометров соотношениях в диапазоне 1,25-30 мкм. С использованием разработанной программы Film Manager в диалоговом режиме и экспериментальной базы данных оптических констант пленок находится структура покрытия по минимизации функции качества. Исследовалась устойчивость покрытия в целом и отдельных слоев с помощью программы Stability Analysis. В качестве пленкообразующих материалов предлагается применять Ge и ZnS, оптические константы пленок которых в указанном диапазоне определялись спектрофотометрическим методом с использованием коррекции оптических спектров на поглощение. Полученные данные оптических констант необходимы для синтеза многослойных покрытий (с разной толщиной и оптическими параметрами для каждого отдельного слоя) и нахождения реальных спектров пропускания и отражения с учетом поглощения в пленках. Синтезированы два многослойных покрытия (4и 5-слойное) с практически одинаковыми функциями качества. Показано, что 4-слойное покрытие более устойчиво к ошибкам в слоях, имеет наименьшие критерий устойчивости и функцию качества, отличается простотой изготовления, однако имеет меньший рабочий спектральный диапазон. Оба покрытия удовлетворяют рабочим требованиям и могут быть рекомендованы к использованию в качестве светоделителей для фурье-спектрометров среднего и дальнего ИК-диапазона спектра.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Synthesis of achromatic light-splitting coating for Fourier spectrometers of far IR range

Peculiarities of synthesis of broadband coatings for separation of achromatic light in the spectral range of 1,5-25 microns to be used in Fourier spectrophotometers of intermediate and far IR, are considered. Methods for the synthesis of multilayer coatings and the stability analysis of coatings are developed. The films are created from materials based on Ge and ZnS, the optical constants of Ge and ZnS films are determined in the spectral range from spectrophotometerс data with the use of correction of optical spectra for absorption. Two synthesized multilayer coatings with 4 and 5 layers are tested. The both coatings meet the requirements and are recommended for the use as coatings for separation of achromatic light for Fourier spectrophotometers of intermediate and far IR. Comparison of the coatings in the required spectral range demonstrate a higher resistance of the 4-layer coating to errors in the layers, has the smaller criterion of stability and feature quality, and is easy to manufacture. intermediate and far IR

Текст научной работы на тему «Синтез ахроматических светоделительных покрытий для фурье-спектрофотометров дальнего ИК-диапазона»

УДК 535.015

DOI: 10.17586/0021-3454-2018-61-6-521-529

СИНТЕЗ АХРОМАТИЧЕСКИХ СВЕТОДЕЛИТЕЛЬНЫХ ПОКРЫТИЙ ДЛЯ ФУРЬЕ-СПЕКТРОФОТОМЕТРОВ ДАЛЬНЕГО ИК-ДИАПАЗОНА

Е. Н. Котликов, Ю. А. Новикова, Е. В. Юрковец

Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения,

190000, Санкт-Петербург, Россия E-mail: [email protected]

Рассмотрены особенности синтеза широкополосных светоделительных покрытий, предназначенных для работы в фурье-спектрофотометрах среднего и дальнего ИК-диапазона спектра. Такие покрытия позволяют разделять потоки света в требуемых для работы фурье-спектрофотометров соотношениях в диапазоне 1,25—30 мкм. С использованием разработанной программы Film Manager в диалоговом режиме и экспериментальной базы данных оптических констант пленок находится структура покрытия по минимизации функции качества. Исследовалась устойчивость покрытия в целом и отдельных слоев с помощью программы Stability Analysis. В качестве пленкообразующих материалов предлагается применять Ge и ZnS, оптические константы пленок которых в указанном диапазоне определялись спектрофотометрическим методом с использованием коррекции оптических спектров на поглощение. Полученные данные оптических констант необходимы для синтеза многослойных покрытий (с разной толщиной и оптическими параметрами для каждого отдельного слоя) и нахождения реальных спектров пропускания и отражения с учетом поглощения в пленках. Синтезированы два многослойных покрытия (4- и 5-слойное) с практически одинаковыми функциями качества. Показано, что 4-слойное покрытие более устойчиво к ошибкам в слоях, имеет наименьшие критерий устойчивости и функцию качества, отличается простотой изготовления, однако имеет меньший рабочий спектральный диапазон. Оба покрытия удовлетворяют рабочим требованиям и могут быть рекомендованы к использованию в качестве светоделителей для фурье-спектрометров среднего и дальнего ИК-диапазона спектра.

Ключевые слова: синтез, анализ, пленки, ахроматические покрытия, оптимизация, устойчивость, оптические константы

При решении ряда задач оптического приборостроения, в частности для нужд фурье-спектроскопии, возникает необходимость разделения светового потока без изменения его спектрального состава в широкой области спектра. Эта задача решается с помощью светоделительных покрытий (СП), предназначенных для разделения падающего светового пучка на отраженный и проходящий с заданным соотношением интенсивностей 1/1. Для фурье-спектрометров ИК-диапазона спектра необходимо разделение светового потока в диапазоне 1,25—30 мкм. Для оценки качества СП, работающих в фурье-спектрометрах, обычно используют критерий [1]:

D (X) = 4R (A,) T (X)< 1, (1)

где R (X) — коэффициент отражения, T (X) — коэффициент пропускания на длине волны X.

Этот критерий определяет контрастность регистрируемой интерференционной картины (глубину модуляции). Для проведения измерений фурье-спектрофотометром типа ФСМ1201, работающим в диапазоне 1,4—25 мкм, достаточным является D(A)>0,7 [2]. Это означает, что при R ~ T допустимы потери в покрытиях до 10—15 %, а в отсутствие поглощения возможен диапазон T /R =0,25—3,0.

В настоящей работе рассматриваются особенности синтеза ахроматических СП в диапазоне спектра 1,25—30 мкм с 0(Х)> 0,7. Трудно выбрать пленкообразующий материал для указанного диапазона. Хорошо зарекомендовавшие себя пленки фторидов малопрозрачны для ^>15 мкм [3, 4]. Приемлемы пленки германия (Ое) и сульфида цинка (2пБ) [5, 6], однако в литературе практически отсутствуют данные по оптическим константам (ОК) пленок для указанного диапазона.

На практике применяются различные методики нахождения ОК с использованием спектров отражения и пропускания [4—9] тонких пленок, напыленных на подложку. Для нахождения ОК пленок использовался спектрофотометрический метод, в котором по измеренным спектрам пропускания и отражения на прозрачных подложках находятся показатели преломления и поглощения ( А = 1 - Т - Я ). В качестве прозрачных подложек использовались пластины кремния марки С2, прозрачные в диапазоне до 300 мкм. Его недостатком являются полосы поглощения выше 8 мкм. Для того чтобы учесть эффекты поглощения, потребовалось разработать методику коррекции спектров на поглощение в пленке и в подложке. Свободные от поглощения спектры позволяют найти ОК известными методами [4—9].

Существует зависимость показателей преломления и поглощения от марки кремния, поэтому предварительно исследовались ОК подложек из по описанной в [10] методике, из спектров пропускания Т, и отражения Я, чистой подложки. Спектры подложек как до, так и

после нанесения пленок 2пБ, в диапазоне 1,5—25 мкм измерялись на фурье-спектрофотометре ФСМ-1201. На рис. 1 приведены экспериментально полученные спектры пропускания (кривая 1), отражения (2) и поглощения (3) для пластины кремния марки С2 толщиной 0,40 мм. Эти спектры использовались для коррекции спектров пленок на поглощение и нахождения поглощения в самих пленках [11, 12].

Т, Я, А 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0

-0,1 , 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 V, см-1

Рис. 1

В ходе эксперимента на подложки кремния напылялись пленки 2пБ. Пленки изготавливались путем термического испарения из танталовых тиглей на подложки из кремния при температуре 80 °С [13]. На рис. 2 приведены экспериментальные спектры кремниевых пластин с нанесенными пленками 2пБ, пропускания Ту (кривая 2), отражения Яу (4), поглощения Ау (5). Поглощение в пленке Ау (6) определялось как разница поглощений в подложке с нанесенной пленкой и в подложке без пленки Ау = Ау - А, ( Ау <0,05—0,07).

Как видно из рис. 2, в области 3300—3700 см-1 у пленки есть пики поглощения (порядка 0,05), обусловленные абсорбцией воды на поверхности пор пленки ( « 3300 см-1) и наличием паров воды в порах пленки (;«3700 см-1). С увеличением длины волны поглощение в пленке растет, однако даже при 25 мкм (400 см-1) оно не превышает 0,06—0,08.

На рис. 2 также приведены спектры пропускания (1) и отражения (3) скорректированной на поглощение пленки. Спектры пленок корректировались так, чтобы исключить эффект

1 Л . А - N

Ф \

1 ч2

1 % *

* * И А ■ 3

/¡¡Ч / Г ' 1 ________^ /

поглощения [11, 12, 14]. Из этих спектров можно найти показатель преломления n2, а затем, используя найденные значения показателя преломления и экспериментальные спектры с поглощением, — и коэффициент поглощения пленок к2.

R, T, A 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 -0,1

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 v, см-1 Рис. 2

Коррекция спектров пленок на поглощение базируется на аддитивности закона сохранения энергии, позволяющей разделять значение полного поглощения A^ (энергетической

величины) на поглощение в отражении Ar/s и поглощение в пропускании At/s, так что Afs = Arj-s + Atjs . Она проводилась следующим образом [11, 12, 14]: сначала определялись толщина h и значение показателя преломления пленки П2 в области, где отсутствует поглощение в пленке и подложке (3500—6000 см-1); затем для найденных значений h и П2 рассчитывались спектры с использованием следующих моделей „пленка—подложка":

— непоглощающая пленка на подложке без поглощения (ks = 0). Эти спектры обозначим как T и R0;

— непоглощающая пленка на подложке с поглощением. Эти спектры обозначим как Tfs

и Rfs;

— поглощающая пленка на подложке с поглощением (т.е. на подложке, задаваемой ns и ks). Эти спектры обозначим как Tfs р и Rfs р. В качестве модели бралась пленка, в которой имелось поглощение в 2700—3500, 400—1500 см-1.

Расчеты спектров, а также нахождение оптических констант спектров проводились с использованием программы Film Manager [15], разработанной авторами настоящей статьи.

Скорректированные на поглощение спектры отражения Rfsк и пропускания Tfsк находятся

из экспериментальных значений R, T и общего поглощения Afs =1-R-T следующим образом:

Tfs к = T + ATfs = T + fTfsAfs, Rfs к = R + ARfs = R + fRfsAfs. (2)

Здесь ATfs = fTfsAfs — вклад общего поглощения в спектр пропускания, Ar/s = fRfsAfs — вклад общего поглощения в спектр отражения; fTfs и fRfs — функции коррекции, которые определяют вклад общего поглощения Afs на поглощение в спектре пропускании At/s и на поглощение в спектре отражения Ar/s ;

fTfs = (T/sр " T0 ) / Afs, fRfs = (Rfsр " R0 ) Afs . (3)

В тех случаях, когда вводится нулевое (или очень маленькое поглощение £2 —• 0 ), может возникнуть неопределенность 0/0, так как одновременно ^Tfр - T) -— 0,

(Rfsр - R ) — 0, Afs — 0. Чтобы избежать этой неопределенности, в формуле (3) минимальное значение поглощения во всей области спектра бралось для такого значения k2, при котором общее поглощение было не меньше 0,01—0,02. Моделирование различных значений поглощения в пленке показало, что при общем поглощении 0,1—0,2 погрешность коррекции спектра составит 0,001—0,002, что меньше погрешности измерения амплитуды спектра.

Значения Tfs к и Rfs к использовались для нахождения ОК пленки сульфида цинка с помощью пошагового метода [8], согласно которому сначала определяется средний коэффициент преломления во всем диапазоне. С этой целью использовалась разработанная авторами программа анализа пленок Film Análisis [16], в которой предусмотрено нахождение среднего значения показателя преломления n на выбранном участке спектра непоглощающей пленки методами случайного перебора и квадратичной аппроксимации Пауэлла [15]. В области спектра, свободной от полос поглощения, определяется геометрическая толщина пленки (1,22 мкм) для нахождения дисперсии показателя преломления.

Затем n задается в качестве первого приближения. Выбирается определенная ширина полосы спектра ATi,i+1=Ti+1 - Tt для начальной точки Xmin, в которой рассчитывается новое значение показателя преломления n2. После этого спектр сдвигается на шаг 5Т <ATi,i+1. При этом значения показателя преломления на одном участке спектра являются начальным приближением на следующем, на котором снова рассчитывается n2.

На рис. 3 приведены найденные значения показателя преломления ZnS в диапазоне 1,3—25 мкм. Поглощение в пленке во всем диапазоне не превышает 0,06—0,08, что может изменить критерий качества не более чем на 0,1.

Пленки германия ранее детально исследовались (см., например, [4, 6]). При подобранной технологии напыления их коэффициент преломления для Х=2—25 мкм лежал в пределах 3,85—4,1, а поглощение уменьшалось с 0,025 до 0,015. Эти вариации дают в два раза меньшее изменение критерия качества, чем пленки 2пБ.

Приведенные результаты для ОК пленок показывают возможность синтеза светодели-тельного покрытия в среднем и дальнем ИК-диапазонах спектра на основе пленок и Ое.

В задачу синтеза оптических покрытий входит нахождение структуры покрытия (число слоев, их коэффициенты преломления и толщины) и выбор пленкообразующих материалов, которые реализуют заданный спектр отражения или пропускания [4]. Задача синтеза сложного покрытия является обратной, неоднозначной и, как правило, требует проработки начального приближения. Одним из наиболее часто применяемых методов синтеза является минимизация выбранной функции качества.

Для синтеза покрытий использована программа Film Manager [15], предназначенная как для расчета спектров отражения, пропускания и поглощения одно- и многослойных интерференционных покрытий, так и для синтеза покрытия с целью получения заданного спектра отражения или пропускания.

В интерфейсе программы предусмотрено поэтапное (или выборочное) выполнение двух поисковых алгоритмов: случайного перебора с переменным шагом поиска, квадратичной аппроксимации Пауэлла. Также реализована загрузка информации из баз данных, заданных в Excel, которые содержат: значения показателей преломления, коэффициентов поглощения и оцифрованные спектры пропускания или отражения в анализируемом диапазоне длин волн, также можно задавать спектры в цифровом виде для синтеза интерференционных покрытий и пленок. Для спектров непоглощающих пленок реализован поиск показателей преломления и толщин пленки по спектру отражения или пропускания в заданном диапазоне длин волн.

В программе функция качества определялась следующим образом:

N

F = Е|R(X)-R (X)| W(Xt), (4)

i=1

где Яр (Xi )и R (Xi) — расчетное и эталонное (требуемое) значения коэффициента отражения на длине волны Xi = Xmin + (i -1) AX; Xmjn — коротковолновая граница спектрального интервала; AX — величина шага поиска; N — число точек, в которых вычисляется спектр, W (Xj) — весовой множитель в точке i, задаваемый пользователем.

Функция качества F характеризует отклонение найденного решения от заданных спектральных характеристик. Чем функция качества меньше, тем спектральные характеристики найденного решения ближе к требуемым. В программе было предусмотрено введение весового множителя для каждой длины волны. Это позволяло корректировать спектры на отдельных участках.

Важным моментом является выбор начального приближения. В качестве такового взята структура из пяти слоев, толщина центрального — вдвое больше толщины остальных, а обрамляющие слои играли роль слабо отражающего широкополосного зеркала.

В результате оптимизации структуры синтезированы 4- и 5-слойные покрытия (см. таблицу), Xo=1 мкм для 4-слойного и Xo=1,7 мкм — для 5-слойного покрытия. На рис. 4 приведены: критерии качества синтезированных покрытий на основе ZnS и Ge (кривые 1, 2 для 5- и 4-слойных покрытий), спектры пропускания (кривые 3, 4 для 5- и 4-слойных покрытий) и спектр поглощения 5-слойного покрытия (5). Видно, что спектры 5-слойного покрытия удовлетворяют заданным требованиям. Рабочая область для D(X) > 0,7 лежит в диапазоне от 330 до 8000 см-1. Тем самым подтверждается возможность создания светоделительных покрытий для X=1,25—30 мкм. Рабочая область 4-слойного покрытия 500—8000 см-1 (1,25—20 мкм).

Вариант № слоя Структура F APk

материал d, V4

1 Ge 0,359

1 2 ZnS 2,636 8,28 1777,97

3 Ge 1,761

4 ZnS 1,628

1 ZnS 3,09

2 Ge 0,802

2 3 ZnS 0,891 8,48 2543,24

4 Ge 2,104

5 ZnS 1,075

D, T, A 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1

0

f \jl 2 / ' / \ : / Ч,' ^ 3 / 4 \ \ / \ / V--- V / ' V V ' N / N V^/ V

1 ' 1 ' , / / 5

1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 v, см-1 Рис. 4

При измерении толщины осаждаемого слоя в процессе напыления возникают ошибки, обусловленные инструментальной погрешностью используемой аппаратуры, несовершенством методики измерения или человеческим фактором. Отсюда и возникает необходимость в оценке устойчивости найденных решений к различным ошибкам [5].

Ниже описана методика анализа устойчивости синтезированного покрытия по отношению к изменению толщины отдельных слоев. Методика базируется на анализе функции качества F, критерия устойчивости всей структуры (AFk) и устойчивости отдельных слоев к ошибкам (APfc). Функция качества определяется непосредственно в процессе синтеза покрытия. Для вычисления этих параметров используется программа Stability Analysis [16].

В качестве критерия устойчивости можно использовать следующую величину [16]:

AFk =■

X N -X]

(

N

2

vX,

T (X,, Dk) - T (X,, Dk +ADk)

AD,

Л

|AD

(5)

X N -X1

N

2 |T (X,, Dk) - T (X,, Dk +ADk )|

vX,

где = п^г — оптическая толщина /-го слоя, АД- = АЛ{ — вариации оптической толщины

слоя /, Хм—Х1— границы диапазона спектра, N — число точек в спектре.

Критерий устойчивости характеризует изменения спектра при вариациях толщины слоя. Чем он меньше, тем менее чувствительна структура покрытия к ошибкам в толщине слоев. Этот критерий может быть использован и для анализа устойчивости синтезированной структуры, и для коррекции спектральных характеристик в процессе изготовления покрытия. Дополнительно рассчитывались значения устойчивости отдельного слоя АРд :

APk = X N-X1

(

N

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

vX,

T (X;, dk) - T (X;, dk + ADk)

ADk

Л

(6)

АРд характеризует скорость изменения амплитуды спектра пропускания Т при изменении

толщины к слоя. Чем она выше, тем больше спектр трансформируется при вариации толщины отдельной пленки. Уравнение (6) удобно анализировать с помощью гистограммы. Строится график устойчивости по слоям, нормированной на максимальное значение устойчивости в покрытии: Арнорм = АРд / Ртах . Гистограмма показывает, на вариации толщины какого слоя

следует обратить особое внимание при изготовлении покрытия.

По окончании процесса синтеза СП анализировалась устойчивость найденного решения, для того чтобы смоделировать воздействие на характеристики реального покрытия различных дестабилизирующих факторов, которые возникают при изготовлении слоев покрытия

(из-за нестабильности процесса изготовления пленок и контроля их параметров) [16]. На рис. 5 приведены гистограммы устойчивости (кривая 1 — для 4-слойного, 2 — для 5-слойного покрытия), они показывают, какие слои наиболее чувствительны к ошибкам в толщине (например, ошибки в пятом слое 5-слойной структуры приводят к в 1,5—2 раза большим изменениям конечного спектра).

АР„П1

0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0

у_и

3

Рис. 5

5 Номер слоя

Таким образом, в работе рассмотрена задача синтеза СП в спектральном интервале 1,25—30 мкм. В указанном диапазоне длин волн синтезированы две светоделительные структуры на основе 4- и 5-слойных покрытий. Анализ устойчивости структур показал, что 4-слойное покрытие более устойчиво к ошибкам в слоях, имеет меньшие критерий устойчивости и функцию качества, отличается простотой изготовления, однако имеет меньший рабочий спектральный диапазон. Тем не менее, оба покрытия удовлетворяют заданным требованиям и могут быть рекомендованы для работы в фурье-спектрометрах среднего и дальнего ИК-диапазонов спектра.

Предложен метод определения оптических констант и спектров отражения, пропускания и поглощения, которые необходимы для разработки оптических светоделительных структур и оптимизации их параметров. Выбраны и экспериментально исследованы материалы — пленки германия (Ое) и сульфида цинка ^пБ), которые могут быть использованы для реализации оптических структур, предназначенных для работы в среднем и дальнем ИК-диапазоне спектра в интервале 1,25—30 мкм.

Работа выполнена при финансировании в рамках государственного задания 3.8420.2017/БЧ.

1

2

4

список литературы

1. Белл Р. Д. Введение в фурье-спектроскопию. М.: Мир, 1975. 380 с.

2. Техническое описание спектрофотометра ФСМ1201. Проспект компании „Инфраспект" [Электронный ресурс]: <http://www.infraspek.ru/produktsiya/>.

3. Котликов Е. Н., Новикова Ю. А. Исследование оптических констант пленок BaxMg1-xF2 // Оптика и спектроскопия. 2014. Т. 117, № 3. С. 48—52.

4. Котликов Е. Н., Кузнецов Ю. Н., Лавровская Н. П., Тропин А. Н. Оптические пленкообразующие материалы для инфракрасной области спектра // Научное приборостроение. 2008. Т. 18, вып. 3. С. 32—36.

5. Котликов Е. Н., Новикова Ю. А., Тропин А. Н. Проектирование и изготовление интерференционных покрытий. СПб: ГУАП, 2016. 288 с.

6. Котликов Е. Н., Иванов В. А., Прокашев В. Н., Тропин А. Н. Исследование оптических свойств пленок германия в средней ИК области спектра // Оптика и спектроскопия. 2010. Т. 108, № 6. С. 827—830.

7. Poelman D., Smet P. F. Methods for the determination of the optical constants of thin films from single transmission measurements: a critical review // J. Phys. D: Appl. Phys. 2003. Vol. 36. P. 1850—1857.

8. Котликов Е. Н., Новикова Ю. А., Юрковец Е. В. Программное обеспечение для нахождения оптических констант пленок // Научная сессия ГУАП: Сб. докл. 2016. С. 253—257.

9. Андриевский Б. В., Вахулович В. Ф., Курляк В. Ю., Романюк Н. А. Определение дисперсии показателя преломления и толщины тонких пленок по спектрам отражения или пропускания // Оптика и спектроскопия. 1988. Т. 65, № 1. С. 136—140.

10. Котликов Е. Н., Новикова Ю. А. Оптические константы кремния в диапазоне 30—10000 см-1 // Оптика и спектрометрия. 2016. Т. 120, № 5. С. 165—168.

11. Kotlikov E., Iurkovetc E. Correction of optic spectra on a absorption substrate // J. of Physics: Conf. Series. 2016. Vol. 737. P. 012042. D0I:10.1088/1742-6596/737/1/012042/.

12. Kotlikov E., Iurkovetc E. Method of correction optical spectra for absorption // J. of Physics: Conf. Series. 2017. Vol. 857. Р. 012023. DOI :10.1088/1742-6596/857/1/012023/.

13. Справочник технолога-оптика / Под общ. ред. С. М. Кузнецова и М. А. Окатова. Л.: Машиностроение, 1983. 414 с.

14. Котликов Е. Н., Юрковец Е. Ю. Метод определения оптических констант поглощающих пленок. Подложки без поглощения // Оптический журнал. 2018. Т. 85, № 1. С. 1—6.

15. Котликов Е. Н., Новикова Ю. А., Коваленко И. И. Программа синтеза и анализа интерференционных покрытий „Film Manager" // Информационно-управляющие системы. 2015. № 1(68). С.15—20.

16. Котликов Е. Н., Новикова Ю. А. Программное обеспечение для анализа устойчивости и коррекции интерференционных покрытий // Информационно-управляющие системы. 2013. № 1(62). C. 41—46.

Сведения об авторах

— д-р физ.-мат. наук, профессор; Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, кафедра физики; E-mail: [email protected]

— канд. физ.-мат. наук; Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, кафедра физики; E-mail: [email protected]

— аспирант; Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, кафедра физики; E-mail: [email protected]

Поступила в редакцию 14.02.18 г.

Ссылка для цитирования: Котликов Е. Н., Новикова Ю. А., Юрковец Е. В. Синтез ахроматических светодели-тельных покрытий для фурье-спектрофотометров дальнего ИК-диапазона // Изв. вузов. Приборостроение. 2018. Т. 61, № 6. С. 521—529.

SYNTHESIS OF ACHROMATIC LIGHT-SPLITTING COATING FOR FOURIER SPECTROMETERS OF FAR IR RANGE

E. N. Kotlikov, I. A. Novikova, E. V. Iurkovetc

St. Petersburg State University of Aerospace Instrumentation, 190000, St. Petersburg, Russia E-mail: [email protected]

Peculiarities of synthesis of broadband coatings for separation of achromatic light in the spectral range of 1,5—25 microns to be used in Fourier spectrophotometers of intermediate and far IR, are considered. Methods for the synthesis of multilayer coatings and the stability analysis of coatings are developed. The films are created from materials based on Ge and ZnS, the optical constants of Ge and ZnS films are determined in the spectral range from spectrophotometerc data with the use of correction of optical spectra for absorption. Two synthesized multilayer coatings with 4 and 5 layers are tested. The both coatings meet the requirements and are recommended for the use as coatings for separation of achromatic light for Fourier spectrophotometers of intermediate and far IR. Comparison of the coatings in the required spectral range demonstrate a higher resistance of the 4-layer coating to errors in the layers, has the smaller criterion of stability and feature quality, and is easy to manufacture. intermediate and far IR

Евгений Николаевич Котликов

Юлиана Александровна Новикова

Евгений Валерьевич Юрковец

Keywords: synthesis, analysis, thin film, achromatic coatings, optimization, stability, optical constants

Data on authors

Evgeniy N. Kotlikov — Dr. Sci., St. Petersburg State University of Aerospace Instrumentation,

Department of Physics; E-mail: [email protected] Yuliana A. Novikova — PhD; St. Petersburg State University of Aerospace Instrumentation, Department of Physics; E-mail: [email protected] Evgeniy V. Iurkovetc — Post-Graduate Student; St. Petersburg State University of Aerospace

Instrumentation, Department of Physics; E-mail: [email protected]

For citation: Kotlikov E. N., Novikova I. A., Iurkovetc E. V. Synthesis of achromatic light-splitting coating for Fourier spectrometers of far IR range. Journal of Instrument Engineering. 2018. Vol. 61, N 6. P. 521—529 (in Russian).

DOI: 10.17586/0021-3454-2018-61-6-521-529

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.