Первак Володимир Юрійович. Синтез та спектральні властивості багатошарових інтерференційних структур на базі дво- та трьохкомпонентних симетричних періодів : Дис... канд. фіз.-мат. наук: 01.04.05 / Київський національний ун-т ім. Тараса Шевченка. Фізичний факультет. — К., 2005. — 140арк. — Бібліогр.: арк. 132-139.
Анотація до роботи:
Первак В.Ю. Синтез та спектральні властивості багатошарових інтерференційних структур на базі дво- і трикомпонентних симетричних періодів. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.05 – оптика, лазерна фізика. - Інститут фізики НАН України, Київ, 2006.
Узагальнено результати дослідження спектральних властивостей багатошарових інтерференційних періодичних систем із симетричними дво- і трикомпонентними періодами, встановлено загальні закономірності залежності спектральних властивостей від структури періодів, запропоновано методи синтезу різноманітних широкосмугових фільтрів. Знайдено загальні розв’язки задач синтезу багатошарових інтерференційних структур із широкими смугами прозорості, що створені внаслідок подавлення довільних трьох сусідніх смуг високого відбивання. Отримано вирази для визначення параметрів багатошарових систем (кількість шарів, їх показники заломлення і товщини), у спектрах пропускання яких подавлені одночасно 3 сусідні смуги високого відбивання. Досліджено вплив дисперсії оптичних сталих матеріалів на спектральні характеристики і запропоновано методи синтезу з врахуванням дисперсійних характеристик. Запропоновано метод подавлення фонового випромінювання інтерференційних фільтрів.
В дисертаційній роботі узагальнено результати дослідження спектральних властивостей багатошарових інтерференційних періодичних систем із симетричними дво- і трикомпонентними періодами, встановлено загальні закономірності залежності спектральних властивостей від структури періодів, запропоновано методи синтезу різноманітних широкосмугових фільтрів.
Вперше встановлені закономірності синтезу багатошарових систем, розширення області прозорості яких досягається подавленням певної кількості сусідніх смуг високого відбивання. Показано, що кількість сусідніх смуг високого відбивання, що подавлені, не може бути більшою , де m – число різних плівкоутворюючих матеріалів, які використані для створення багатошарової періодичної структури з симетричними періодами. Максимальна кількість сусідніх смуг високого відбивання, які подавлені, досягається в тому випадку, коли кількість шарів з однаковою оптичною товщиною, на які можна умовно розбити період, буде парною. Порядок центральної смуги високого відбивання у два рази менший кількості шарів у періоді із шарами однакової оптичної товщини. У випадку трьох і чотирьох компонентів в періоді сформульовані правила дозволяють визначити всі можливі набори оптичних товщин шарів, а співвідношення між показниками заломлення матеріалів шарів визначаються як результат знаходження розв'язків системи рівнянь, кількість яких дорівнює кількості подавлених смуг високого відбивання.
Вперше знайдено загальні розв’язки задач синтезу багатошарових інтерференційних структур із широкими смугами прозорості, що утворені внаслідок подавлення довільних трьох сусідніх смуг високого відбивання. Отримано вирази для визначення параметрів багатошарових систем (кількість шарів, їх показники заломлення і товщини), у спектрах пропускання яких подавлені одночасно 3 сусідні
15
смуги високого відбивання. Показано, що:
задача подавлення смуг високого відбивання 3, 4 і 5 порядку має всього 3 розв’язки і тільки 2 таких, коли зберігається смуга високого відбивання 1 порядку;
задача подавлення смуг високого відбивання 4, 5 і 6 порядку має всього 6 розв’язків і тільки 4 таких, коли зберігається смуга високого відбивання 1 порядку;
задача подавлення смуг високого відбивання 5, 6 і 7 порядку має всього 9 розв’язків і тільки 6 таких, коли зберігається смуга високого відбивання 1 порядку.
Показано, що наявність дисперсії оптичних сталих призводить до неможливості строгого виконання оптимальних співвідношень між показниками заломлення шарів у всій робочій спектральній області покриття. Для досягнення найбільш повного подавлення смуг високого відбивання необхідне виконання оптимальних співвідношень між показниками заломлення на довжині хвилі середини області смуги пропускання, яка формується. Крім того, саме на цій довжині хвилі оптичні товщини окремих шарів у періоді повинні бути кратними між собою, коли маються на увазі шари фізичні, а не умовні. При цьому необхідно враховувати короткохвильовий зсув смуг високого відбивання нижчих порядків.
Запропонована конструкція смугових відбивальних фільтрів, дія яких базується на використанні метода залишкових променів. У смузі пропускання відбивального фільтру спектральна залежність пропускання гладка, пропускання близьке до 100%, рівень фону можна довести майже но нуля. Показано, що існує обмеження на ширину смуги як знизу, так і зверху. У видимій області спектру реально досягнуті ширини смуг пропускання таких відбивальних фільтрів у діапазоні від 10 до 200 нм. Показано, що використання відрізальних фільтрів дозволяє досягти рівномірного подавлення фону з коротко- та довгохвильового боків смуги пропускання смугового відбивального фільтра. При збільшенні до 35о і більше кута падіння випромінювання на відбиваючі поверхні всередині відбивального фільтра він перетворюється на ідеальний поляризатор (ступінь поляризації біля 100%) з робочим діапазоном, що співпадає із смугою прозорості фільтру.
Запропонована схема синтезу багатошарових систем дозволяє легко перейти від дискретних багатошарових систем до так званих профільованих (”rugate”) фільтрів, у яких розподіл показника заломлення по товщині фільтра змінюється хвилеподібно і може бути однозначно визначений за допомогою встановлених закономірностей. Створені інтерференційні фільтри можуть використовуватися як дзеркала резонаторів лазерів з поздовжньою накачкою, у параметричних генераторах або як оптичні фільтри для виділення кратних частот.
16
Публікації автора:
Первак В.Ю., Поперенко Л.В. Об особенностях изготовления некоторых широ-кополосных интерференционных фильтров // Опт. журн.-2005.- т.72, №12, с.66-69.
Pervak V.Yu., Poperenko L.V. Broadband interference filters with Suppression of high reflection bands of 4, 5 and 6 orders // Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics.- 2005.- v.8, N.3 – p.365-368.
Первак В.Ю., Поперенко Л.В. Широкополосные интерференционные фильтры с подавлением полос высокого отражения 5, 6 и 7 порядков // ЖПС.-2005.-т.72, №5, с.684-688.
Pervak V.Yu., Poperenko L.V. Synthesis of interference filters with suppression of 5, 6 and 7 orders high reflection bands // Scientific works of IV International Young Scientists Conference SPO-2003 “Problems of Optics and High Technology Material Science”, Kiev, Ukraine, 2003, p.159.
Pervak V.Yu., Poperenko L.V. Synthesis of interference filters on the base of three component symmetrical periods // Scientific works of III International Young Scientists Conference SPO-2002 “Problems of Optics and High Technology Material Science”, Kiev, Ukraine, 2002, p.160
Pervak V.Yu. The spectral properties of the band interference filters with increased level of background suppression // Abstracts of Second International Young Scientists Conference “Scientific Problems of Optics and High Technology Material Science”, Kiev, Ukraine, 2001, p.33
Pervak V.Yu., Pervak Yu.A. The interference filters with suppresion of the longwave radiation // Abstracts of Intern. Conf. On Optoelectronic Information Technologies “PHOTONICS-ODS 2000”, 2000, p.164.
Pervak Yu.A., Fekeshgazi I.V., Pervak V.Yu. The method of the suppresion of the longwave radiation for interference filters // Abstracts “OPTDIM’99”, IV Intern.Conf. Optical Diagno-stics of Materials and Devices for Opto-, Micro- and Quantum Electronics, Kyiv, 7-9.10.1999, p.76.
Pervak Yu.A., Fekeshgazi I.V., Pervak V.Yu. Multilayer interference coatings – state and problems // Abstracts of Conference “Optical Problems and its education aspects on the threshold of 3 millennium”.Kiev.1999. p.41.
Pervak V.Yu., Poperenko L.V. Oiptical properties of three component 1D photonic crystals // Proceedings of the Fifth International Young Scientists Conference on Applied Physics. Kyiv. – 2005.-p.60-61.
Pervak V.Yu., Poperenko L.V. The general rules of synthesis of 1D photonic crystals with wide transmission bands // Scientific works of III International Young Scientists Conference SPO-2005 “Problems of Optics and High Technology Material Science”, Kiev, Ukraine, 2005, p.168.
