2.1.3.Двухслойное просветляющее покрытие.

Эти покрытия применяют либо для получения отражения, близкого к нулю, в узкой области спектра, либо для расширения спектральной области минимального отражения. На практике применяют двухслойные покрытия следующих трех типов:

1.оба слоя имеют одинаковые оптические толщины, равные ₀/4 ;

2.оптические толщины слоев не кратны ₀/4 ;

3.оптическая толщина нижнего слоя равна ₀/2 волны, а верхнего -₀/4.

Покрытие ₀/4-₀/4 (рис.2.7.) Для обращения в нуль коэффициента отражения показатели преломления слоев верхнего слоя n₂, нижнего n₃ и подложки n₄ должны быть связаны соотношением:

(2.27)

Если условие (2.27) не выполняется, то отражение не равно нулю, а вычисляется по формуле:

(2.28)

Спектральная кривая отражения двухслойного покрытия, состоящая из четвертьволновых слоев моноокиси кремния SiO (n₃=1,70) и фтористого магния MgF₂ (n₂=1,38) на стекле K8 (n₄=1,52), приведена на рис.2.7.

а)

б)

Рис.2.7. Спектральная кривая отражения  двухслойного покрытия ₀/4-₀/4 на стекле К8 (n₂=1,38, n₃=1,70, n₄=1,52).

Это покрытие эффективно только для длины волны ₀ и узкого участка спектра вблизи этой длины волны. По мере удаления от ₀ коэффициент отражения возрастает еще быстрее, чем при однослойном покрытии.

Покрытие ₀/2-₀/4 (рис.2.8, a).

Такое покрытие называют элементарным ахроматическим покрытием. Оно характеризуется наличием двух минимумов _min и максимума _max в зоне просветления. Величина _max= определяется только показателем преломления стекла и четвертьволнового слоя с n₂ и рассчитывается по формуле:

= (2.30)

Показатель преломления полуволнового слоя n₃ влияет на величину в минимумах отражения (рис.2.8.,б). При слишком малых или слишком высоких значениях минимумы отражения исчезнет, и кривая спектрального отражения приобретает V-образный вид.

а)

б)

Рис.2.8. Спектральная кривая отражения  двухслойного покрытия ₀/2-₀/4 на стекле К8 (n₂=1,38, n₃=1,85, n₄=1,52).

Оптические толщины слоев не кратны ₀/4.

Покрытия этого типа интересны тем, что показатели преломления слоев не должны удовлетворять какому-либо специальному соотношению.

Например, если выбрать в качестве внешнего слоя SiO₂ (n₂=1,45), то для подложек из стекла K8 показатель преломления внутреннего слоя, граничащего с подложкой, n₃=1,79-2,3.

Расчет показывает, что для получения нулевого отражения на длине волны возможны два варианта двухслойного покрытия:

n₃h₃<₀/4<n₂h₂; n₂h₂<₀/4<n₃h₃

В обоих вариантах _ост0,2%, но первый вариант технологически более удобен.

Пример.

На стекле K8 широко применяют двухслойное покрытие, состоящее из слоев двуокиси циркония ZrO₂ (n₃=2,0) и двуокиси кремния SiO₂ (n₂=1,45), оптические толщины которых, выраженные в долях ₀, соответственно могут иметь следующие значения:

n₃h₃=0,1₀; n₂h₂=0,31₀

или

n₃h₃=0,4₀ ; n₂h₂=0,18₀

Остаточный коэффициент отражения менее 0,2% может быть получен для любой длины волны ₀ в области спектра 0,4-2,0 мкм.

Рассмотренные двухслойные покрытия избирательно снижают отражение в достаточно узком интервале длины волн. Интенсивность отраженного света значительно уменьшается, но она остается высокой на других участках спектра и может превысить исходное отражение от поверхности подложки.

Избирательный характер двухслойного просветляющего покрытия при соотношении оптических толщин n₂h₂n₃h₃ сказывается в проявлении яркой окраски у просветленной поверхности. Как и для однослойной пленки, окраска, наблюдаемая в отраженном свете, может служить критерием при определении минимума отражения.

Покрытия, имеющие минимум отражения в областях 450, 500, 640 нм, характетизуются соответственно желтой, пурпурно-фиолетовой, темно-синей окрасками. Смещение минимума в области спектра 1мкм приводит к появлению сине-зеленой и зеленой окраски.