1 Цель лабораторной работы – закрепление знаний по разделам лекций дисциплины:

- классификация оптических покрытий и их основные свойства;

- конструирование интерференционных покрытий;

- получение практических навыков по расчету многослойных просветляющих и отражающих покрытий для заданной марки стекла.

В соответствии с Приложением 1 выбрать индивидуальный вариант задания:

- № варианта____

- марка стекла_________

- показатель преломления n_e=_____

- химическая устойчивость к влажной атмосфере _____

- устойчивость к химическим растворам_____

- рабочая длина волны ₀ = ____  ___ нм

- рабочий диапазон ₁- ₂= ____ - ____нм

- соотношение оптических толщин слоев:

- отражающее покрытие:

- Однослойное l₀/4;

- Двухслойное ₀/4 - ₀/4;

- Трехслойное ₀/4 - ₀/4 - ₀/4;

2 Задание для расчета отражающих покрытий

2.1 Для данной марки оптического материала произвести расчет однослойного, двухслойного, многослойного отражающего покрытия с максимальным коэффициентом отражения для данной длины волны ₀

2.2 Подобрать оптические толщины и материалы напыляемых покрытий, а также методы их нанесения.

2.3 Варьируя оптической толщиной пленки в заданном интервале длин волн, построить спектральные зависимости коэффициента отражения R=f(), R=f().

2.4 Сравнить полученные результаты и сделать вывод о наиболее целесообразном варианте конструкции покрытия.

3 Методика расчета отражающих покрытий.

Расчет ведется для системы: воздух – пленка – подложка при нормальном падении света на поверхность оптической детали ( = 0).

Параметрами, определяющими конструкцию покрытия, являются:

- оптические толщины слоев n_кh_к;

- показатели преломления слоев n_к , n_{к – 1} , и т.д.;

- число оптических сред k.

3.1 Расчет однослойного отражающего покрытия

Рисунок 1 - Структура однослойного отражающего покрытия.

Идеальный отражающий слой характеризуется следующими соотношениями:

,

,

,

где - показатель преломления окружающей среды;

- показатель преломления отражающего слоя;

- показатель преломления подложки;

- показатель преломления отражающего слоя, наиболее высокий в заданном диапазоне;

- толщина отражающего слоя;

- оптическая толщина отражающего слоя;

- рабочая длина волны.

Из таблицы пленкообразующих материалов (Приложение 2) выберем материал:

- прозрачный в заданном рабочем диапазоне ;

- имеющий показатель преломления, наиболее высокий в заданном диапазоне;

- удовлетворяющий условию .

Наименование материала______________________Состав слоя___________

Метод нанесения________________Температура _________________

Рассчитаем по формуле Френеля интегральный коэффициент отражения :

Построим график спектральной зависимости коэффициента отражения от угла сдвига фаз , варьируя оптической толщиной пленки в заданном интервале длин волн.

Для построения графика зависимости заполним таблицу 1.

Таблица 1.

	0
	0
	1	-1	1	-1	1

Угол сдвига фаз определяется по формуле:

при .

При ; ; угол сдвига фаз ; ; , а .

При ; угол сдвига фаз ; , а .

Рассчитаем энергетический коэффициент отражения системы воздух – пленка – подложка R₁₃ по формуле:

,

принимая , получим:

При :

При :

Энергетический коэффициент пропускания рассчитаем по формуле: .

На основании данных таблицы 1 построим график зависимости .

Построим график спектральной зависимости коэффициента отражения R₁₃ от длины волны в заданном интервале длин волн.

Для построения графика зависимости заполним таблицу 2.

Таблица 2.

, нм

Разобьем рабочую область на 7-10 равных интервалов, крайние значения которых внесем в первую строку таблицы. Значение рабочей длины волны также должно входить в данный ряд.

Для каждого значения определим угол сдвига фаз при :

Вычислим значения для каждой длины волны .

Рассчитаем энергетические коэффициенты отражения системы воздух – пленка – подложка R₁₃ для каждой длины волны по формуле:

На основании данных таблицы 2 построим график зависимости .