Фазо-компенсирующие интерференционные тонкопленочные диэлектрические системы тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.07, кандидат наук Никандров, Георгий Васильевич

• Никандров, Георгий Васильевич
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Никандров, Георгий Васильевич

Оглавление

Введение

Глава 1. Формирование волнового фронта

I

1.1 Формирование отраженного волнового фронта градиентными диэлектрическими зеркалами

1.2 Мягкие диафрагмы

1.3 Киноформные элементы

1.4 Выводы по Главе 1

Глава 2. Фазо-компенсирующие многослойные диэлектрические 25 системы

2.1 Двухслойные диэлектрические системы, формирующие

фазо-компенсирующее покрытие

2.2 Трехслойные диэлектрические системы, формирующие

фазо-компенсирующее покрытие

2.3 Многослойные фазо-компенсирующие системы

2.3.1 Многослойные четвертьволновые фазо-компенсирующие покрытия

с градиентным верхним слоем

2.3.2 Многослойные четвертьволновые фазо-компенсирующие покрытия

с чередующимися градиентными слоями

2.4 Выводы по Главе 2

Глава 3. Формирование слоев переменной толщины по поверхности

оптического элемента для фазо-компенсирующих систем

3.1 Расчет относительного расположения элементов для получения заданного распределения толщины слоев

3.2 Расположение оптических элементов в вакуумной испарительной установке

3.3 Экспериментальное исследование градиентных покрытий

3.3.1 Анализ параметров изготовленных градиентных покрытий

3.4 Экспериментальное исследование свойств фазо-компенсирующих

покрытий для лазерной системы

3.4.1 Расчет параметров технологической оснастки

3.4.2 Расчет параметров двухслойного фазо-компенсирующего покрытия

3.4.3 Анализ параметров изготовленных фазо-компенсирующих покрытий

3.5 Экспериментальное исследование свойств фазо-компенсирующих зеркальных покрытий

82

3.5.1 Расчет параметров технологической оснастки для изготовления зеркального фазо-компенсирующего покрытия

3.5.2 Расчет параметров зеркального фазо-компенсирующего покрытия

3.5.3 Анализ параметров зеркального фазо-компенсирующего покрытия

3.6 Выводы по Главе 3

Выводы по работе

Список литературы

Приложение 1. Фотографии пятен лазерного излучения, прошедшего попеременно через два образца на различных расстояниях

112

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Фазо-компенсирующие интерференционные тонкопленочные диэлектрические системы»

Введение

Актуальность темы

Интерференционные диэлектрические системы широко применяются при создании зеркал, светоделителей, фильтров, просветляющих покрытий, обладающих малым поглощением. Диэлектрические покрытия, как правило, выполняют только одну функцию: изменение энергетических характеристик излучения. В ходе работы было показано, что одновременно им можно придать дополнительные функции, связанные с формированием фронта световой волны, например, исправление дефектов подложки, исправление аберраций получение длиннофокусных сферических и параболических зеркал, создание асферических поверхностей и другие. При этом необходимо, разумеется, чтобы присоединение второй функции не приводило к существенному ухудшению первой, связанной с формированием энергетических характеристик прошедшего или отражённого излучения.

Объектом исследований является принципиально новый тип оптических покрытий - фазо-компенсирующие. Это интерференционные покрытия, формирующие фронт отражённого или прошедшего светового излучения за счет переменной оптической толщины по поверхности элемента одного или нескольких слоев, при неизменном значении энергетического коэффициента отражения (пропускания).

Одна из областей применения таких покрытий — это создание асферических поверхностей оптических деталей. Одним из способов изготовления асферических поверхностей является механическая обработка. Недостатками данного метода является недостаточная точность, ограниченные возможности изготовления неосесимметричных элементов, высокая трудоемкость, а как следствие, высокая стоимость изготовления. Фазо-компенсирующие покрытия лишены подобных недостатков

Также возможно создание асферических поверхностей нанесением или удалением дополнительного слоя вещества, которое осуществляется методом

термического испарения диэлектриков в вакууме. К подобным покрытиям предъявляются требования постоянства фазы отраженного или прошедшего излучения по поверхности оптического элемента. Подобные задача способны выполнить фазо-компенсирующие покрытия.

Фазо-компенсирующих покрытия могут применяться для формирования волнового фронта лазерного излучения. Градиентные зеркала с переменным по радиусу коэффициентом отражения являются простым и удобным средством обеспечения заданного поперечного распределения поля на выходе лазера и используются для решения различных прикладных задач.

Цель работы

Цель диссертационной работы состояла в разработке и исследовании нового типа покрытий - фазо-компенсирующих; анализе их применимости для различных областей; а также в разработке технологии их изготовления, включающей аналитический метод нахождения параметров технологической оснастки, для получения покрытий с параметрами близкими к расчетным при вакуумном испарении диэлектриков.

С этой целью в настоящей работе:

- были подробно изучены простейшие конструкции фазо-компенсирующих покрытий на примере двух- и трехслойных систем;

- найден закон, позволяющий определить показатель преломления слоя с меняющейся по поверхности оптического элемента толщиной (градиентного) для любого количества слоев;

- проанализирована возможность создания фазо-компенсирующих систем с неограниченным количеством чередующихся градиентных слоев;

- отработан технологический процесс изготовления фазо-компенсирующих покрытий;

- разработан аналитический метод нахождения параметров технологической оснастки для получения покрытий с параметрами, максимально приближенными к заданным.

Объект исследования

Объектом исследований является принципиально новый тип оптических покрытий - фазо-компенсирующие, формирующие фазовые характеристики отражённого или прошедшего светового излучения в заданном спектральном диапазоне.

Методы исследования

Для того чтобы решить поставленные задачи, использовались основные положения теоретических моделей, которые описывают фазовые и энергетические характеристики многослойных систем. Проанализировано влияние положения, размера и формы диафрагмы на характер распределения толщины нанесенного слоя. Разработана программа синтеза градиентных слоев с заданным распределением коэффициента отражения или толщины по поверхности оптического элемента.

Научные результаты, выносимые на защиту:

1. Принципиально новый тип покрытий - фазо-компенсирующих;

2. Результаты исследования двух- и трехслойных фазо-компенсирующих систем. Зависимость максимального пропускания от показателей преломления слоев, формирующих эти системы. Зависимость разности фаз между отраженной и падающей, прошедшей и падающей волнами по поверхности оптического элемента;

3. Результаты анализа многослойных чередующихся четвертьволновых фазо-компенсирующих покрытий с переменным по толщине верхним слоем;

4. Результаты исследования возможности создания фазо-компенсирующих систем с неограниченным количеством чередующихся градиентных слоев, показатель преломления которых зависит только от показателей преломления соседних слоев. Количество таких чередующихся градиентных слоев может быть любым, зависящим от механической прочности системы;

5. Результаты моделирования условий получения покрытия с характеристиками максимально близкими к заданным;

6. Результаты экспериментальных исследований оптических характеристик фазо-компенсирующих покрытий.

Практическая ценность работы

1. Разработанные покрытия могут применяться в лазерных резонаторах для формирования формы волнового фронта с большой крутизной на малых размерах оптических элементов.

2. Предложен метод выбора пленкообразующих материалов, показатели преломления которых позволяют обеспечивать постоянство коэффициента отражения (пропускания) оптического элемента при переменной толщине одного из слоев, входящих в состав интерференционного покрытия.

3. Полученные структуры покрытий позволяют создавать асферические детали с высокой точностью.

4. Созданные структуры интерференционных покрытий могут являться альтернативой мягких диафрагм.

Научная новизна

1. Разработан новый тип покрытий, формирующих форму волнового фронта при неизменном значении коэффициента отражения и/или пропускания по поверхности оптической детали.

2. Показано, что значение энергетического коэффициента отражения (пропускания) фазо-компенсирующих покрытий по поверхности оптического элемента может быть любым, так как его величина определяется показателями преломления и толщинами слоев их формирующих.

3. Получен метод исправления дефектов формы поверхности подложки путем формирования на детали фазо-компенсирующего покрытия с заданными характеристиками.

4. Разработан аналитический метод расчета параметров технологической оснастки, для получения градиентных покрытий с параметрами максимально приближенными к заданным.

Реализация результатов

В ходе выполнения работы для отработки технологического процесса нанесения фазо-компенсирующих покрытий, было изготовлено несколько фазо-компенсирующих зеркал. Результаты были проверены на лазерной установке, позволяющей проводить измерения значений коэффициентов отражения по поверхности оптического элемента с большим разрешением по площади. В технологический процесс внесены коррективы.

Было изготовлено фазо-компенсирующее покрытие для лазерной системы. Проведен анализ полученных результатов.

В результате эксперимента удалось уменьшить расходимости пучка лазерной системы.

Апробация работы и публикации

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на конференциях: V Всероссийская межвузовская конференция молодых ученых 2008 год, VII Всероссийская межвузовская конференция молодых ученых 2010 год, VIII Всероссийская межвузовская конференция молодых ученых 2011 год, XL научная и научнометодическая конференция СПбГУ ИТМО в 2011 году, XLI научная и научнометодическая конференция СПбГУ ИТМО в 2012 году, I Всероссийский конгресс молодых ученых 2012 год, X Международная конференция «Прикладная оптика - 2012», XLIII научная и учебно-методическая конференция НИУ ИТМО 2014 год, VIII международной конференции "Фундаментальные проблемы оптики" ФПО-2014.

Результаты диссертации опубликованы в 8 печатных работах, 2 из которых входят в перечень ВАК.

Личный вклад автора

Диссертация отражает личный вклад автора в проведенные исследования. Соавторство относится, в основном, к оказанию соискателю методической помощи при решении поставленных задач и технической помощи при выполнении экспериментальных исследований.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка цитируемой литературы и приложения. Материал изложен на 118 страницах машинописного текста, содержит 72 рисунка, 10 таблиц и список литературы из 74 наименований.

Введение диссертационной работы посвящено обоснованию актуальности выбранной темы. Во введении сформулированы цель и задачи работы, приведены положения, раскрывающие его научную новизну и практическую ценность, приведены сведения об апробации работы, охарактеризована структура диссертации.

В первой главе произведенный литературный обзор, посвященный распространению света в многослойных системах. Рассмотрены методы описания этого процесса. Представлены результаты работ, которые были посвящены формированию волнового фронта излучения с помощью градиентных зеркал, мягких диафрагм и киноформов. Обсуждены достоинства и недостатки конструкций.

Во второй главе подробно рассмотрены простейшие конструкции фазо-компенсирующих покрытий на примере двух- и трехслойных систем. Проанализированы многослойные системы, в том числе с несколькими градиентными слоями.

В третьей главе представлены результаты теоретического анализа влияния диафрагмы на формирование градиентных слоев. Описан аналитический метод нахождения параметров технологической оснастки для изготовления покрытия с характеристиками максимально близкими к заданным. Описаны экспериментальные исследования градиентных зеркал и фазо-компенсирующих покрытий.

В заключении делаются выводы о проделанной работе.

Глава 1. Формирование волнового фронта

Интерференционные диэлектрические покрытия широко применяются при создании зеркальных или просветляющих систем, обладающих малым поглощением. При этом диэлектрические покрытия, как правило, выполняют только функцию систем, изменяющих энергию отраженного или прошедшего излучения. Иногда диэлектрические покрытия дополнительно выполняют функции, связанные с формированием фронта прошедшего или отраженного излучения, которые осуществляются за счет введения в структуру интерференционного покрытия одного или нескольких диэлектрических слоев с переменной по поверхности оптического элемента толщиной. Так, диэлектрические зеркала с переменной по поверхности элемента толщиной слоев используются в качестве зеркал интерферометров Фабри-Перо, формирующих поверхность постоянной разности фаз [1], зеркал лазерных резонаторов, формирующих излучение высокой осевой яркости [2], зеркал, исправляющих дефекты формы поверхности подложки [3], систем, позволяющих получить поверхности с асферической формой [4].

Исправлению формы поверхности подложки и формированию формы волнового фронта отраженного излучения посвящен ряд работ [5-11]. Из этих работ следует, что точность исправления поверхности подложки лимитируется необходимостью контроля толщины слоя с показателем преломления, близким к показателю преломления подложки. В результате точность исправления формы поверхности подложки не превышает 14 нм (0.05 полосы). Исправлению поверхности волнового фронта отраженного излучения путем изменения толщины одного из слоев зеркала сопутствует значительное изменение коэффициента отражения. Так, например, при деформации волнового фронта на 0,06 полосы коэффициент отражения изменяется от 93,5 до 72%.

Для удобства рассмотрения задачи формирвания волнового фронта отраженного излучения с помощью интерференционных покрытий на

поверхности, обладающей осевой симметрией, введем цилиндрическую систему координат (рис. 1.1).

О'

Рис. 1.1 00' - ось симметрии, NN1' - волновой фронт падающего излучения, 1 - оптическая деталь, 2 - слой с высоким значением показателем преломления, 3 - слой с низким значением

показателем преломления

Начало координат выбрано так, чтобы оно совпадало с центром оптической детали. Свет падает вдоль оси ОО'. Подобный случай характерен для распространения излучения в резонаторах оптических квантовых генераторов (ОКГ), в интерферометрах, а также в большинстве оптических системах, работающих в параксиальных пучках. Будем считать, что соотношение между толщинами слоев диэлектрической системы зеркала не зависит от радиуса подложки, а толщина самих слоев является функцией координат.

Рассмотрим, как изменяется форма волнового фронта световой волны, отраженной от интерференционной четвертьволновой диэлектрической системы со слоями переменной толщины. Пусть на диэлектрическую систему,

образованную слоями с чередующимися показателями преломления пленок, падает излучение, поверхность постоянной фазы которого плоская. Тогда фаза волны, отраженной на плоскости NN' (точка M на рис. 1.1) в некоторой точке покрытия с координатой г, будет равна [6,12]:

2 л

1(г ) = 21 (г )^ + П + И>), (1.1)

где 1(г) — это расстояние между поверхностью NN' постоянной фазы - ^о падающей световой волны и границей раздела воздух - первый слой диэлектрической системы, которое отсчитывается вдоль направления падения, X

- длина волны падающего излучения, - разность фаз между отраженной и падающей световыми волнами на границе раздела воздух - многослойная диэлектрическая система.

Если толщина слоев, формирующих покрытие, зависит от координаты г, то разность фаз A ZO") = Z(r) - Е(0) в разных точка фронта отраженной волны для неплоской поверхности подложки равна:

2 л-

А S(r) - 2[АV (г) + А/' ■ (г)] -j + А у,{г), (1.2)

где А у/(г) = у/{г) — у/{0) - изменение вдоль радиуса подложки разности фаз W(r) на границе воздух - многослойная диэлектрическая система при отражении; А/'(г) = /'(г) —/'(г) - изменение расстояния 1(г), связанное с отклонением поверхности подложки от плоскости;

изменение расстояния 1(г), связанное с изменением толщины многослойной диэлектрической системой системы.

Как видно из формулы 1.2 формирование формы волнового фронта определяется изменением профиля поверхности подложки, изменением толщины оптического покрытия и изменением фазы между падающим и отраженным излучением вдоль поверхности оптического элемента. В предыдущих работах [10,

13, 14] использовалось в основном изменение толщины покрытия и за счет этого учитывалось изменение разности фаз отраженного излучения.

1.1 Формирование отраженного волнового фронта градиентными диэлектрическими зеркалами

В последние годы в лазерной оптике отмечен значительный интерес к использованию градиентных внутрирезонаторных компонентов для управления пространственными характеристиками генерируемого излучения. В основном анализируются факторы, благодаря которым уменьшаются амплитудно-фазовые искажения лазерных пучков и оптимизируется энергетическая эффективность лазеров в целом [15, 16]. Градиентные диэлектрические зеркала являются простым и удобным средством обеспечения заданного поперечного распределения поля на выходе лазера и используются для решения различных прикладных задач.

Так как диэлектрические пленкообразующие материалы обладают низким коэффициентом поглощения, их можно использовать для формирования лазерных зеркал, способных выдерживать излучение высокой интенсивности [17].

Для решения различных задач, в которых необходимо обеспечить заданное распределение поля на выходе лазера, применяют градиентные зеркала с переменным по радиусу коэффициентом отражения и, так называемые градиентные фазовые корректоры, которые размещаются внутри резонатора. Они способны компенсировать линейных и нелинейных фазовых искажений лазерных мод, возникающих в процессе генерации лазера [18,19].

На распределение коэффициента отражения по поверхности детали влияет не только распределение толщины слоя, но и значение показателя преломления материала, формирующего этот слой. Так в случае, когда показатель преломления слоя П]>пт по мере уменьшения толщины слоя коэффициент отражения уменьшается, а в случае п1<пт увеличивается. Кроме того, распределение

коэффициента отражения по поверхности зависит от максимальной оптической толщиной слоя переменной толщины, а также структуры покрытия. Под структурой подразумевается общее количество слоев, значения показателей преломления материалов, из которых они сформированы, расположением и количеством градиентных слоев.

Форма волнового фронта, отражённого от градиентного покрытия, зависит от распределения толщины градиентного слоя, его показателем преломления и структуры.

Фронт отражённой световой волны может быть, как сходящимся, так и расходящимся. Это зависит от соотношения показателей преломления материала подложки и плёнкообразующего материала, из которого изготовлен градиентный слой. Понятно, что это соотношение также влияет и на градиент волнового фронта.

Для интерференционных покрытий, содержащих несколько градиентных слоев, нанесённых на поверхность оптического элемента с просветляющей диэлектрической системой и формирующих зеркальное покрытие, величина коэффициента отражения и форма волнового фронта отражённого излучения зависят от структуры и количества градиентных слоёв.

Разность фаз между падающей и отражённой волнами для зеркальных покрытий меняется по линейному закону в зоне, где величина коэффициента отражения слабо зависит от изменения толщины слоев. Форма волнового фронта отражённого излучения в этой зоне определяется изменением толщин слоев. В зоне, где коэффициент отражения быстро изменяется, форма волнового фронта определяется не только толщинами градиентных слоёв, но и изменением разности фаз между падающим и отражённым излучением.

Основным недостатком градиентных зеркал является зависимость не только коэффициента отражения от координаты на поверхности подложки, но и разности фаз между падающим и отраженным излучением по поверхности подложки.

Р = Г(1)

11т ^ // ^ //

Рис. 1.1.1 Устройство градиентного зеркала

Рассмотренные выше способы формирования волнового фронта отраженного излучения, использующие изменение толщины диэлектрических слоев по поверхности подложки приводит к тому, что в результате формирования волнового фронта меняется не только фаза отраженного излучения по поверхности подложки, но и коэффициент отражения в той или иной степени в зависимости от типа "используемых диэлектрических систем.

Четвертьволновые зеркала так же могут быть использованы, как фазо-компенсирующие системы, если требования к изменению коэффициента отражения по поверхности оптического элемента не велики (допускаются по техническому заданию) [20]. Многослойному интерференционному диэлектрическому покрытию можно придать дополнительные функции, связанные с формированием формы волнового фронта отраженного или прошедшего излучения, без значительного изменения распределения коэффициента световой волны по поверхности подложки. Это достигается за счет небольших изменений распределения толщины каждого слоя. Одними из первых это продемонстрировали авторы работ [7,21], которые применили многослойные градиентные диэлектрические покрытия для компенсации дефектов отражающих поверхностей пластин интерферометра Фабри-Перо. Результаты данных исследований, имеют важное прикладное значение. В частности, они показывают, что для того, чтобы создать плоскую поверхность постоянной разности фаз возможно использование подложки с неплоской формой поверхности и зеркала с неплоским волновым фронтом отраженного излучения.

1.2 Мягкие диафрагмы

Мягкие диафрагмы - это диэлектрические или иные системы, размещенные внутри резонатора лазерной системы, имеющие максимальное пропускание в центре по оси и минимальное на краях. В качестве мягких диафрагм могут быть использованы интерференционные фильтры и диэлектрические зеркала с меняющейся по поверхности оптического элемента толщиной слоев. Интерференционные фильтры должны обладать большой контрастностью. Для этого они должны содержать большое количество слоев, в результате чего уменьшается лучевая прочность. В качестве мягкой диафрагмы так же может быть использовано диэлектрическое зеркало. Но для того, чтобы получить зеркало с максимальной контрастностью необходимо, чтобы пропускание определялось на уровне первого длинноволнового или коротковолнового минимума отражения. Создать систему с большой контрастностью в этой ситуации так же довольно сложно, поэтому часто используются мягкие диафрагмы, основанные на системах, имеющих переменное пропускание по радиусу элемента за счет использования либо поглощения в материале вещества образующего элемент, либо рассеивания.

зеркало

активное тело лазера

полупрозрачная

система с градиентным покрытием

зеркало фронт световой волны на выходе резонатора

Рис. 1.2.1 Схема формирования отраженного волнового фронта

Использование мягких диафрагм основано на изменении либо фазы излучения, формируемого в резонаторе лазерной системы, либо амплитуды излучения, выходящего из нее.

Большинство мягких диафрагм для лазеров содержит кювету с двумя окнами из оптически прозрачного материала, установленными, по крайней мере, с одним зазором, нарастающим по толщине от оси кюветы к ее периферии и заполненным рабочим веществом, ослабляющим интенсивность лазерного излучения [22]. Рабочее вещество является мутной средой, представляющей собой прозрачное для лазерного излучения вещество с показателем преломления ц, которое содержит оптические неоднородности с показателем преломления пф\1, рассеивающие лазерное излучение. Оптические неоднородности имеют размеры 2р, причем А,=2р<Ьо, где X - длина волны лазерного излучения, р- характерный радиус частицы, Ьо - минимальная толщина зазора на оси кюветы. Кювета может содержать дополнительный зазор, заполненный прозрачной для лазерного излучения средой с показателем преломления, близким по значению к ц. При этом оптические неоднородности могут иметь концентрацию, постоянную по объему мутной среды. Создается мягкая диафрагма, обладающая сглаженной функцией пропускания с высоким контрастом, обеспечивающая аподизацию лазерных пучков в широком спектральном диапазоне от ближнего УФ до ИК диапазонов длин волн и при этом, обладающая незначительным собственным поглощением проходящего лазерного излучения. Для аподизации пучка предложено много различных конструкций «мягких» диафрагм [23].

В лазерной физике под термином "аподизация" [24, 25] понимают модификацию пространственного профиля светового пучка с помощью оптического устройства, при которой при распространении пучка в пределах рабочей зоны установки отсутствуют или уменьшаются дифракционные кольца от оптических элементов с резкими краями [26, 27].

1-2 — прозрачная кювета, 3 — зазор, заполненный мутным рабочим веществом, 4 - поверхность формирующая профиль диафрагмы, 5 - дополнительный зазор, заполненный прозрачной

средой

Рис. 1.2.2 Принципиальная схема устройства мягкой диафрагмы

Мягкие диафрагмы - аподизаторы световых пучков являются достаточно широко используемыми в настоящее время устройствами в оптическом тракте современных мощных лазерных установок. Они применяются для сглаживания пространственного распределения интенсивности в лазерных пучках, их применение позволяет подавить резкие всплески интенсивности, возникающие в апертуре пучков при их дифракции на обычных ("жестких") диафрагмах. Тем самым, применение мягких диафрагм повышает устойчивость мощных лазерных пучков по отношению к самофокусировке. Оно также позволяет оптимизировать энергосъем в активной среде за счет повышения фактора заполнения излучением рабочей апертуры усилителя. Несмотря на большое число предлагавшихся методов и технологий формирования мягких диафрагм, реальное использование в оптическом тракте мощных лазеров нашли лишь несколько типов аподизаторов, отличающихся достаточно высокой стойкостью к лазерному излучению (1-5

Дж/см2) и высоким контрастом - отношением коэффициентов пропускания излучения на оси и на периферии пучка, К = 102-103.

Общей характеристикой мягких диафрагм, применяемых для аподизации световых пучков, является наличие в их апертуре с характерным размером го (г-поперечная координата) рассеивающей, отражающей или поглощающей излучение с длиной волны X зоны шириной Дг = го, с гладким результирующим пространственным профилем пропускания диафрагмы Т(г), нарастающим от края диафрагмы к ее оси. При этом для пучка излучения с равномерным пространственным распределением фазы и интенсивности I(r) = I(o) = const,

падающего на диафрагму, на расстоянии L от нее, 0 < L < Lmax = 2Arr0 / Я, в области дифракции Френеля формируется пространственное распределение интенсивности I(r)==IoT(r) с гладким (мягким) профилем. В качестве мягкой диафрагмы для лазеров известным устройством является кювета с прозрачными для лазерного излучения окнами и с внутренней полостью (зазором) переменной толщины, заполненным рабочим веществом, поглощающим лазерное излучение. Для того чтобы лазерный пучок с равномерным распределением интенсивности, падающий на такую кювету, на выходе из нее приобрел мягкое распределение интенсивности, описываемое супергауссовой функцией с контрастом К, зависимость коэффициента пропускания диафрагмы от радиуса г, Т(г) должна описываться функцией вида:

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Никандров, Георгий Васильевич, 2014 год

Список литература

1. Жиглинский А.Г., Путилии Э.С., Эльсиер З.Н. Границы существования отражения и формирования волнового фронта диэлектрическим зеркалом // Оптика и спектроскопия. Т.43, вып.2, 1977.

2. Губанова JI.A., Путилин Э.С. Интерференционные фильтры, формирующие фазовые и амплитудные характеристики отражённого и прошедшего излучения //Оптический журнал 1995. N 8.- С.72-77.

3. Koppelman G., Krebs К. Zur Technologies das Perot-Fabry-Interferometrs // Optik. 1961. V. 18. H. 8. S. 350-373.

4. Заказнов Н.П., Горелик B.B. Изготовление асферической оптики. М.: Машиностроение. 1978. 248 с.

5. Жиглинский А.Г., Путилин Э.С. Формирование волнового фронта с помощью интерференционных покрытий. "Оптика и спектроскопия", 1972, т.32, с. 11761178.

6. Koppelmann G., Krebs К. Eine Registriermethode zur Vermessung das Reliefs Hochstebener Oberflachen // Optik 1961. - V. 18 - №.8. P349-357.

7. Жиглинский А.Г., Парчевский С.Г., Путилин Э.С. Формирование фронта световой волны в интерферометре Фабри-Перо // Оптика и спектроскопия. -

1977. -Т.43. №1.-С.25-32.

8. Жиглинский А.Г., Путилин Э.С. Формирование волнового фронта с помощью интерференционных покрытий // Оптика и спектроскопия. 1972. Т.32. №6. С.27-31.

9. Morin М. Graded reflectivity mirror unstable resonators // Opt. Quantum Electron. 1997. V.29. №8. P.819-866.

10. Губанова JI.A., Дмитренко B.A., Путилин Э.С. Многослойные диэлектрические зеркала с переменным профилем коэффициента отражения для лазерных систем. //Оптический журнал. -2000. -Т.67.-№3. -С 91-97.

11. Губанова JI.A., Карасев В.Б., Путилин Э.С., Студеникин JI.M. Критерий качества градиентных слоев, получаемых методом термического осаждения //«Известия вузов. Электроника» в рубрике: Методы и техника измерений 2004. № 1. С.64-66.

12. Бобровский А.Н., Левченко Е.Б., Мыльников Г.Д. Двумерное вырождение смешение двух длин волн в нелинейной среде // Квант, электрон. 1991. Т. 18. №6. С. 613-615.

13. Белашенков Н.Р., Губанова Л.А., Путилин Э.С. Фимин П.Н. Формирование волнового фронта отраженного излучения градиентными зеркалами // Тез. докл. Междунар. конф. «Прикладная оптика-96». - СПб., 1996. - С. 197.

14. Губанова Л.А. Лазерные зеркала с переменной по поверхности оптического элемента фазой отраженного волнового фронта // Оптический журнал, том 75, №4, СПб. 2008.

15. Аладов А.В., Беззубик В.В., Белашенков Н.Р. и др. Применение зеркал с квазитрапециидальным распределением коэффициента отражения в резонаторах твердотельных лазеров высокой яркости // Оптический журнал. -1995. - №8. -С. 19-23.

16. Губанова Л.А. Критерий выбора и синтез условий осаждения градиентных систем // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, Выпуск 15. Теория и практика современных технологий. СПб: СПбГУИТМО, 2004. С.145-149.

17. Zhang P., Liu Sh. Optical materials and films applied in industrial lasers // Proc. SPIE. - 1999. -Vol. 3862. -P. 320-323.

18. Paré С., Bélanger P.-A. Optical resonators with graded-phase mirrors // Proc. SPIE. - 1998. - Vol.3267. - P.226-233.

19. Kotlikov E.N., Prokashev V.N., Khonineva E.V. Synthesis of unstable resonator's output mirrors with phase front compensation // X Conference on Laser Optics. Technical Program. - St.-Petersburg, 2000. - P.25.

20. Губанова JI.A., Карасев В.Б., Путилин Э.С. Зеркала, корректирующие фазу отраженного излучения // Оптический журнал, том 71, №5, СПб. 2004.

21. Жиглинский А.Г., Парчевский С.Г., Путилин Э.С., Эльснер З.Н. Границы сосуществования отражения и формирования волнового фронта диэлектрическими зеркалами // Оптика и спектроскопия. - 1977. - Т. 43, вып.

2. - С. 283-287.

22. Ю.В.Сенатский. «Мягкая диафрагма для лазеров». Патент РФ #2163386 (2001).

23. Лукишова С.Г., Красюк И.К., Пашинин П.П., Прохоров A.M. Аподизация световых пучков как метод повышения яркости лазерных установок на неодимовом стекле // Труды ИОФАН. - 1987. - Т. 7. - С. 92-147.

24. Физический энциклопедический словарь. М.: Сов. энциклопедия, 1983. 928 с.

25. P. Jacquinot, В. Roizen-Dossier, Apodization, Progress in optics, Ed. E. Wolf. Amsterdam; N.Y.: North-Holland: Willey, 1964. Vol.3. P. 29 -186.

26. Лукишова С.Г., Красюк И.К., Пашинин П.П., Прохоров A.M. Аподизация световых пучков как метод повышения яркости лазерных установок на неодимовом стекле // Формирование и контроль оптических волновых фронтов, под ред. П.П.Пашинина, Труды ИОФАН, т.7, с. 92 - 147, 1987, М.: Наука.

27. Selected papers on Apodization - Coherent Optical Systems, SPIE Milestone Series , Vol. MS 119, 1996, Ed. J.P. Mills and B.J. Thompson.

28. Фишман А.И. Фазовые оптические элементы - киноформы. Соросовский образовательный журнал - 1999. - № 12. - С. 76-83.

29. Городецкий A.A., Фишман А.И. Синтезированные голографические элементы - киноформы - в курсе общей физики // Журн. Моск. Физ. О-ва. Сер. Б, Физическое образование в вузах. - 1999. - Т. 1, № 2. - С. 71-84.

30. Корольков В.П., Коронкевич В.П., Михальцова И.А. и др. Киноформы: Технологии, новые элементы и оптические системы // Автометрия. - 1989. - №

3.-С. 95-102.

31. Любимов B.B. Изв. АН СССР. Сер. Физич,54, 2323 (1990).

32. Siegman А.Е. Lasers (Oxford: Oxford Univers. Press, 1986).

33. Siegman A.E. In: Tutorial in Optics. Ed. D.T. Moore (N.Y.: Optical Society of America, 1991).

34. Звелто О. Принципы лазеров (M.: Мир, 1990).

35. Lukishova S.G., Minhuey Mendez N.R., Ter Mikirtychev V.V., Tulajkova T.V. J. Sov. Laser Res., 12,295 (1991); Preprint IOFAN"17 (M., 1991).

36. Lavigne P., McCarthy N., Demers J.-G. Design and characterization of complementary Gaussian reflectivity mirrors // Appl. Opt. - 1985. - Vol. 24, № 16. -P. 2581-2586.

37. Bartels H., Generalov N.A., Habich U. et al. VRM resonator performance in highpower cw C02 lasers // Proc. SPIE. - 1999. - Vol. 3686. - P. 121-129.

38. Белашенков H.P., Карасев H.H., Назаров B.B. и др. Влияние фазового отклика выходного градиентного зеркала на характеристики лазерных мод плоскопараллельного резонатора // Оптический журнал. - 2000. - Т. 67, № 1. — С. 25-28.

39. Котликов E.H., Прокашев В.Н. Выходные фазокомпенсированные зеркала резонаторов технологических С02 лазеров // Оптический журнал. — 2000. — Т. 67, № 9.

40. Прокашев В.Н. Разработка и исследование выходных фазокомпенсированных зеркал с профилем отражения для С02-лазеров. Диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук. СПб, 2005.

41. Губанова Л.А., Путилин Э.С. Интерференционные покрытия, формирующие энергетические и волновые параметры излучения. СПб:СПбГУИТМО, 2006.

42. Губанова Л.А. Градиентные интерференционные системы. Диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук. СПб:СПбГУИТМО, 2008.

43. Никандров Г.В. Фазо-компенсирующие покрытия // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, Выпуск 49. Оптотехника и оптические материалы. СПб: СПбГУ ИТМО, 2008. -С. 3-7.

44. Никандров Г.В., Путилин Э.С. Фазокомпенсирующие покрытия для асферической оптики. // Известия высших учебных заведений Приборостроение. Выпуск 4. Оптико-информационные системы и технологии. СПб: СПб НИУ ИТМО, 2012, -С. 42-46.

45. Русинов М.М. Несферические поверхности в оптике. Расчет, изготовление и контроль. М.:Недра, 1973. 296 с.

46. Крючков В.Г., Потелов В.В., Сеник Б.Н. Вакуумная асферизация высокоточных оптических элементов инфракрасной техники // Шестой Всероссийский семинар «Проблемы теоретической и прикладной электронной и ионной оптики». М.: 2003. 10 с.

47. Крючков В.Г. Вакуумная асферизация. Современные достижения. Проблемы и перспективы развития: аналитический обзор по отечественным и зарубежным материалам за 1980-1990 г.г. №5396 // Информтехника.-М.,1991 г. 62 с.

48. Потелов В.В., Сеник Б.Н. Асферизация высокоточных оптических элементов методом вакуумного напыления // Оптический журнал», 2004, т. 71, №12, с. 1419.

49. Бернинг П.Х. Теория и методы расчета оптических свойств тонких пленок // Физика тонких пленок / Под ред. Г.Хасса/ Пер.с англ. -М.: Мир, 1967. -Т. 1. -С. 91-151.

50. Майселл JL, Гленг Р. Технология тонких пленок. Справочник под ред. // М. Сов. Радио 1977. Т.1.

51. Риттер Э. Пленочные диэлектрические материалы для оптических применений / В кн.: Физика тонких пленок // Под ред. Г. Хасса, М. Франкомбра, Р. Гофмана. - т. 8. - М.: Мир, 1978. - С. 7-60.

52. Котликов E.H., Кузнецов Ю.А., Лавровская Н.П., Тропинин А.Н., Оптические пленкообразующие материалы для ближней ИК области спектра. Научное приборостроение, 2008, т. 18, №3.

53. Путилин Э.С. Оптические покрытия. Учебное пособие. СПбГУИТМО. СПб. 2005 г.

54. Чжон Суп Ким, Путилин Э.С. Формирование толщины слоев вакуумным испарением // Оптический журнал. — 1998. — Т. 65, №10. - С. 108-112.

55. Губанова Л.А., Дмитренко В.А., Путилин Э.С. Формрование градиентных слоев с помощью круглых диафрагм и экранов. «Оптический журнал», 2003, т. 70, №3, с. 50-53.

56. Холленд Л. Нанесение тонких пленок в вакууме. М.-, Госэнергоиздат, 1963. 603 с.

57. Шапочкин Б.А., Камраков Б.М. Интерференционное устройство для контроля оптических поверхностей / А.С. № 530169, класс С 01 В 9/02. Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки. 1976. №36.

58. Василевский О.Н., Губанова Л.А., Белов В.А. Получение пленок с большим градиентом толщины методом вакуумного испарения // Техника средств связи. 1989. № 1.С. 102-107.

59. Strong J., Gaviola E. On the figuring and correcting of mirrors by controlled deposition of aluminium // J. Opt. Soc. Amer. - 1936. - Vol. 26, №4. -P. 153-162.

60. Шапочкин Б.А. Вакуумная асферизация // ОМП. -1960. -№6. -С. 41-43.

61. Chang S.P., Kuo J.M., Lee Y.P. Transformation of Gaussian to coherent uniform beams by inverse-Gaussian transmittive filters // Appl. Opt. - 1998. - Vol. 37, № 4. -P. 747-752.

62. Ким Чжон Суп, Путилин Э.С. Формирование толщины слоев вакуумным испарением // Оптический журнал. - 1998. -Т. 65, № 10. -С. 108-112.

63. Милованов Н.П. Формирование неравнотолщинных тонкопленочных покрытий на сферической подложке напылением из наклонного испарителя // ОМП. - 1987. - №5. - С. 27-30.

64. Карасев В.Б., Петровский Г.Т., Путилин Э.С. Возможности формирования оптических покрытий методом вакуумного испарения // Оптический журнал, том 69, №3, СПб. 2002. - С. 65-68.

65. Болыианин А.Ф., Жиглинский А.Г., Парчевский С.Г., Путилин Э.С. Формирование пленок постоянной толщины на осесимметричной подложке // ОМП. 1978. №3. С.39-42.

66. Жиглинский А.Г., Путилин Э.С. Оптимальные условия формирования однородных тонких пленок // ОМП. 1971. №9. С. 46-49.

67. Фимин П.Н. Разработка и исследование градиентных лазерных зеркал, СПб, СПбГУ ИТМО, 2001.

68. Дмитренко В.А., Карасев H.H., Путилин Э.С., L.Glebov, V. Smirnov. Технология создания зеркал с переменным коэффициентом отражения // Оптический журнал. - 2006. - Т. 73, №3. — С. 61-63.

69. Дмитренко В.А. Технология получения тонкопленочных покрытий с переменным отражением // Автореф. канд. дис. СПБ: СПбГУИТМО. 2004.

70. Белашенков Н.Р., Карасев В.Б., Путилин Э.С., Фимин П.Н. Влияние взаимного расположения элементов вакуумной установки на распределение коэффициента отражения градиентного зеркала // Изв. вузов. Приборостроение. 2003. Т. 46. № 8. С. 32-36.

71. Окатов М.А. Справочник технолога-оптика под ред. // СПБ. Политехника 2004. Изд.2. - С. 491-493.

72. Consumables for PVD applications. Evaporation Materials and Accessories. Umicore. 2007.

73. Риттер Э. Пленочные диэлектрические материалы для оптических применений / В кн.: Физика тонких пленок // Под ред. Г. Хасса, М. Франкомбра, Р. Гофмана.

- т. 8. - М.: Мир, 1978. - С. 38-39.

74. Heitmann W. Reactively Evaporated Films of Scandia and Yttria // Applied Optics.

- 1973. - Vol. 12, Issue 2, - P. 394-397.

Приложение 1. Фотографии пятен лазерного излучения, прошедшего попеременно через два образца на различных расстояниях

Рис. 1 Пятно лазерного излучения без применения фазо-компенсирующего покрытия

Рис. 3 Пятно лазерного излучения, прошедшего через 1 образец, Ь = 400 мм

Рис. 5 Пятно лазерного излучения, прошедшего через 1 образец, Ь = 500 мм

Рис. 7 Пятно лазерного излучения, прошедшего через 1 образец, Ь = 750 мм

Рис. 11 Пятно лазерного излучения, прошедшего через 2 образец, Ь = 400 мм

Рис. 13 Пятно лазерного излучения, прошедшего через 2 образец, Ь = 750 мм