Dielektrisk spegel

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 9 juni 2019; kontroller kräver 6 redigeringar .

En dielektrisk spegel är en spegel vars reflekterande egenskaper bildas av en beläggning av flera omväxlande tunna lager av olika dielektriska material . Med rätt materialval och skikttjocklekar är det möjligt att skapa optiska beläggningar med önskad reflektion vid en vald våglängd . Dielektriska speglar kan ge mycket höga reflektanser , (så kallade superspeglar), som reflekterar mer än 0,99999 infallande ljus [1] . Sådana speglar kan också ge bra reflektion över ett brett spektrum av våglängder, såsom hela det synliga spektrumet.

Dielektriska speglar används ofta i olika optiska enheter. Exempel på användning är laserresonatorer , tunnfilmsstråldelare ( delvis reflekterande speglar), interferometrar. Dessutom kan ett par tunnfilmsspeglar avsatta på samma substrat användas som spektralfilter, till exempel i moderna reflekterande solglasögon. Speglar är mycket motståndskraftiga mot intensiva optiska strålningsflöden, vilket är viktigt för högeffektlasrar, där en enorm optisk densitet av strålning koncentreras på speglarna, vilket leder till optisk nedbrytning (smältning och ablation ) av materialet i spegelskikten [2] .

Hur det fungerar

Funktionen av en dielektrisk spegel är baserad på interferensen av ljusstrålar som reflekteras från gränserna mellan skikten av den dielektriska beläggningen. De enklaste dielektriska speglarna är endimensionella fotonkristallformade av alternerande lager med ett högre och lägre brytningsindex (se diagram), dvs de är Bragg-reflektor . Tjockleken på skikten väljs på ett sådant sätt att konstruktiv interferens äger rum, d.v.s. tillägg av alla strålar som reflekteras från strukturens gränser. För att göra detta görs skiktens tjocklek så att den optiska väglängden ( , se figur) i var och en av dem är en multipel av , där är skiktets brytningsindex, är dess geometriska tjocklek, är våglängden. Vanligtvis, men inte alltid, är den optiska väglängden i alla lager en kvarts våglängd. Samma princip används för att skapa flerlagers antireflektionsbeläggningar , där skikttjockleken är vald för att minimera snarare än maximera reflektion.

Andra konstruktioner av dielektriska speglar kan ha en mer komplex lagerstruktur, som vanligtvis beräknas genom numerisk optimering . Det är också möjligt att styra spridningen av det reflekterade ljuset. Vid beräkning av dielektriska speglar används vanligtvis matrisalgebrametoder.

Produktion

Tillverkningen av dielektriska speglar baseras på olika tunnfilmsmetoder . De vanligaste metoderna är kemisk ångdeposition , fysisk ångdeposition , som utförs i högvakuumkammare med hjälp av täta högenergielektron- eller jonstrålar ( jondeposition ). Kemisk avsättning sker genom molekylär strålepitaxi . De huvudsakliga materialen som används för att skapa skikten är magnesiumfluorid , kiseldioxid , tantalpentoxid , zinksulfid ( n =2,32) och titandioxid ( n =2,4).

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Garrett D. Cole, Wei Zhang, Bryce J. Bjork, David Follman, Paula Heu. Högpresterande nära- och mellaninfraröda kristallina beläggningar (EN) // Optica. — 2016-06-20. - T. 3 , nej. 6 . — S. 647–656 . — ISSN 2334-2536 . - doi : 10.1364/OPTICA.3.000647 . Arkiverad 19 maj 2021.
  2. ↑ Zvelto O. Principer för lasrar. - 4:e upplagan - St Petersburg. : Förlaget "Lan", 2008. - S. 163-166. — 720 s. - ISBN 978-5-8114-0844-3 .