Проектирование металл-диэлектрических интерференционных покрытий

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Голдина Н.Д. Проектирование металл-диэлектрических интерференционных покрытий // Оптический журнал. 2022. Т. 89. № 2. С. 11–17. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2022-89-02-11-17

Goldina N.D. Design of metal-dielectric interference coatings [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2022. V. 89. № 2. P. 11–17. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2022-89-02-11-17

Ссылка на англоязычную версию:

N. D. Goldina, "Design of metal-dielectric interference coatings," Journal of Optical Technology. 89(2), 71-75 (2022). https://doi.org/10.1364/JOT.89.000071

Аннотация:

Предмет исследования. Многослойные структуры с включением тонкого металлического слоя дают возможность создавать новые оптические схемы для спектроскопии (селекторы для лазерных резонаторов, многолучевой интерферометр в отражённом свете, интерференционные фильтры с тонкими поглощающими слоями). Метод. Вычислительные методы сложных оптических покрытий непрерывно совершенствуются. Особенностью данной работы является проектирование слоистой структуры с тонким слоем металла, для математического описания свойств которого применяется модель проводящей поверхности. Результаты. В данной работе проведено численное моделирование нескольких многослойных металл-диэлектрических структур. Графический метод для конструирования несимметричного переднего зеркала интерферометра отражённого света с использованием круговых диаграмм для комплексного коэффициента отражения обеспечивает наглядность при нахождении оптимального решения. Предлагаемая многослойная структура с размещением тонких металлических плёнок на границах слоёв обеспечивает эффективное подавление отражённого света вне выделяемой длины волны. Показано, что при наклонном падении света s-поляризации на многолучевой интерферометр отражённого света и изменении толщины «зазора» происходит метаморфоза узких экстремумов (максимумов и минимумов) в спектральной или угловой зависимости коэффициента отражения. Установлено, что в схеме с интерферометром Фабри–Перо, кроме полос в проходящем свете, могут быть получены узкие светлые полосы отражённого света, если в переднее зеркало добавить тонкую металлическую плёнку. Практическая значимость. Результаты проведённых исследований могут быть применены в спектроскопии.

Ключевые слова:

интерферометры и фильтры в отражённом свете, тонкий металлический слой, поляризованный свет

Благодарность:

Настоящая работа выполнялась при финансовой поддержке Российской программы научных исследований «Оптика. Лазерная физика».
Финансирование по бюджету по теме Рег. № НИОКТР АААА-А17- 117030310290-5.

Коды OCIS: 310.1620, 300.0300

Список источников:

1. Голдина Н.Д. Тонкослойные покрытия для лазерной оптики. Новосибирск: Академиздат, 2018. 132 с.
2. Троицкий Ю.В. Многолучевые интерферометры отраженного света. Новосибирск: Наука, 1985. 207 с.
3. Smith P.W. Mode selection in lasers // Proc. IEEE. 1972. V. 60. P.422–440.
4. Розенберг Г.В. Оптика тонкослойных покрытий. М.: Физматгиз, 1958. 572 с.
5. Macleod H.A. Thin-film optical filters. USA: CRC Press, Taylor & Francis Group, 2010. 772 p.
6. Baumeister P.W. Optical coating technology. Bellingham, Washington: SPIE Press, 2004. 851 p.
7. Котликов Е.Н. Узкополосные интерференционные фильтры с поглощающими плёнками // Оптический журнал. 2021. Т. 88. № 6. С. 45–47.
8. Dobrowolski J.A., Li L., Kemp R.A. Metal-dielectric transmission interference filters with low reflectance // Appl. Opt. 1995. V. 34. № 25. P. 5673–5682.
9. Hennesy J., Jewell A., Hoenk M., Nikzad S. Metal-dielectric filters for solar-blind silicon ultraviolet detectors // Appl. Opt. 2015. V. 54. № 11. P. 3507–3512.
10. Климов В.В. Наноплазмоника. Москва: Физматлит, 2009. 480 с.
11. Кабанов А.С. Прогрессивные методы расчета и нанесения сложных покрытий // Фотоника. 2018. T. 12. № 8. C. 788–792.
12. Tikhonravov A.V., Thelen A. Optical coating design algorithm based on the equivalent layer theory // Appl. Opt. 2006. V. 45. № 7. P. 1530–1538.
13. Wakamatsu T., Saito K. Interpretation of attenuated — total — reflection dips observed in surface plasmon resonance // J. Opt. Soc. Am. 2007. V. B24. № 9. P. 2307–2313.
14. Shalabney A., Abdulhalim I. Figure-of-merit enhancement of surface plasmon resonance sensors in the spectral interrogation // Opt. Lett. 2012. V. 37. № 7. P. 1175–1177.
15. Терентьев В.С., Симонов В.А. Аналитическое описание спектральных характеристик сенсора коэффициента преломления на основе отражательного интерферометра // Оптика и спектр. 2021. Т. 129. № 8. С. 1089–1096.
16. Голдина Н.Д. К расчету металл-диэлектрических фильтров в проходящем ультрафиолетовом свете // Автометрия. 2019. Т. 55. № 6. С. 21–24.
17. Голдина Н.Д. Трансформация оптических характеристик отражающего интерферометра в поляризованном свете // Автометрия. 2021. Т. 57. № 2. С. 122–126.