ОПТИЧЕСКИЕ ПОКРЫТИЯ
Гриднева Г.Н.
Кафедра оптических и биотехнических систем и технологий
Методические указания к курсовой работе
на тему: '' Расчет многослойных просветляющих и отражающих покрытий''
для студентов, обучающихся по направлению
12.03.02 «Оптотехника»
Москва 2017 г.
1. Цель и задачи курсовой работы:
Цель курсовой работы – закрепление знаний по разделам лекций:
ü расчет оптических характеристик покрытий;
ü классификация оптических покрытий и их основные свойства;
ü конструирование интерференционных покрытий;
ü разработка технологического процесса нанесения оптических покрытий;
ü получение практических навыков по расчету многослойных просветляющих (задание 1) и отражающих покрытий (задание 2) для заданной марки стекла.
Задание 1.
Для данной марки оптического материала произвести расчет однослойного, двухслойного и многослойного просветляющего покрытия с минимальным коэффициентом отражения для данной длины волны l0 .
Подобрать оптические толщины и материалы напыляемых покрытий, а также методы их нанесения.
Варьируя оптической толщиной пленки в заданном интервале длин волн, построить спектральные зависимости коэффициента отражения R=f(b), R=f(l).
Для оптимальной конструкции покрытия составить технологическую карту его нанесения.
Задание 2.
Для данной марки оптического материала произвести расчет однослойного, двухслойного, многослойного отражающего покрытия с максимальным коэффициентом отражения для данной длины волны l0 .
Подобрать оптические толщины и материалы напыляемых покрытий, а также методы их нанесения.
|
|
Варьируя оптической толщиной пленки в заданном интервале длин волн, построить спектральные зависимости коэффициента отражения R=f(b), R=f(l).
Для оптимальной конструкции покрытия составить технологическую карту его нанесения.
Пример варианта задания 1.
Материал: стекло СТК 7 ГОСТ 3514 - 94
ne = 1,650
Химическая устойчивость к пятнающим реагентам – IV
Устойчивость к влажной атмосфере – у
Однослойное покрытие: l0/4
Двухслойное покрытие: l0/4 - l0/4
Трехслойное покрытие: l0/4 - l0/2 - l0/4
Четырехслойное покрытие: l0/4 - l0/4 - l0/4 - l0/4
l0 = 560 ± 20 нм; l1- l2= 340 – 1500 нм.
Пример варианта задания 2.
Материал: стекло СТК 7 ГОСТ 3514 - 94
ne =1,65
Химическая устойчивость к пятнающим реагентам – IV
Устойчивость к влажной атмосфере – а
Однослойное покрытие: l0/4
Двухслойное покрытие: l0/4 - l0/4
Трехслойное покрытие: l0/4 - l0/2 - l0/4
Четырехслойное покрытие: l0/4 - l0/4 - l0/4 - l0/4
l0 = 560 ± 20 нм; l1- l2 = 340 – 1500 нм.
Методика расчета просветляющих покрытий.
Расчет ведется для системы: воздух – пленка – подложка при нормальном падении света на поверхность оптической детали (
= 0).
Параметрами, определяющие конструкцию покрытия, являются:
Ø Оптические толщины слоев ni×hi;
Ø Показатели преломления слоев ni, ni – 1 , и т.д.;
Ø Число оптических сред i.
Формулы для расчета просветляющих и отражающих покрытий:
, (2.1)
= 
, (2.2)
, (2.3)
R1,3 = |r1,3|2 , (2.4)
где ri, i + 1 – амплитудный коэффициент отражения на границе
раздела двух сред с индексами i, i + 1, имеющими
показатели преломления n i и n i +1 ;
r1, i - амплитудный коэффициент отражения системы из i сред;
|
|
- угол сдвига фаз;
ni * hi – оптическая толщина i – го слоя покрытия;
- длина волны света;
R1,i - энергетический коэффициент отражения системы из i
сред.
Расчет однослойного просветляющего покрытия.
Рисунок 2.1
n 2 = 
,(2.5)
n2×h2 = l0 / 4, ( 2.6)
n 1 < n 2 < n 3. (2.7)
Формулы (2.5 – 2.7) являются условиями идеального просветляющего слоя, где:
– n 1 - показатель преломления окружающей среды;
– n 2 -показатель преломления просветляющего слоя;
– n 3 - показатель преломления подложки;
– h2 - толщина просветляющего слоя;
– l0 – заданная рабочая длина волны.
Интегральный коэффициент отражения 
рассчитывается по формуле Френеля:
min = 
(2.8)
Энергетический коэффициент отражения системы воздух – пленка – подложка R13 вычисляется по формулам (2.9 – 2.12):
, (2.9)
, (2.10)
, (2.11)
R1,3 = |r1,3|2 , (2.12)
где 
= 
При l0 = l ® = 
Энергетический коэффициент пропускания: Т1,3 = 1 – R 1,3 (2.13)