Dielektrické zrcátko

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 9. června 2019; kontroly vyžadují 6 úprav .

Dielektrické zrcadlo je zrcadlo, jehož reflexní vlastnosti jsou tvořeny povlakem několika střídajících se tenkých vrstev různých dielektrických materiálů . Při správné volbě materiálů a tloušťky vrstev je možné vytvářet optické povlaky s požadovaným odrazem při zvolené vlnové délce . Dielektrická zrcadla mohou poskytovat velmi vysokou odrazivost , (tzv. superzrcadla), která odrážejí více než 0,99999 dopadajícího světla [1] . Taková zrcadla mohou také poskytovat dobrý odraz v širokém rozsahu vlnových délek, jako je celé viditelné spektrum.

Dielektrická zrcadla jsou široce používána v různých optických zařízeních. Příklady použití jsou laserové rezonátory , tenkovrstvé děliče paprsků (částečně odrážející zrcadla), interferometry. Dvojici tenkovrstvých zrcadel nanesených na stejném substrátu lze navíc použít jako spektrální filtry například v moderních reflexních slunečních brýlích. Zrcadla jsou vysoce odolná vůči intenzivním tokům optického záření, což je důležité u výkonových laserů, ve kterých je na zrcadlech soustředěna obrovská optická hustota záření, což vede k optickému rozpadu (tavení a ablaci ) materiálu zrcadlových vrstev. [2] .

Jak to funguje

Působení dielektrického zrcadla je založeno na interferenci světelných paprsků odražených od hranic mezi vrstvami dielektrického povlaku. Nejjednodušší dielektrická zrcadla jsou jednorozměrná fotonická zrcadla tvořená střídajícími se vrstvami s vyšším a nižším indexem lomu (viz schéma), tedy Braggovým reflektorem . Tloušťky vrstev se volí tak, aby docházelo ke konstruktivní interferenci, tedy sčítání všech paprsků odražených od hranic konstrukce. K tomu jsou tloušťky vrstev vytvořeny tak, že délka optické dráhy ( , viz obrázek) v každé z nich je násobkem , kde je index lomu vrstvy, je její geometrická tloušťka, je vlnová délka. Obvykle, ale ne vždy, je délka optické dráhy ve všech vrstvách čtvrtinová vlnová délka. Stejný princip se používá k vytvoření vícevrstvých antireflexních povlaků , ve kterých jsou tloušťky vrstev voleny tak, aby minimalizovaly, nikoli maximalizovaly odraz. $nd$ $\lambda/4$ $n$ $d$ $\lambda$

Jiné konstrukce dielektrických zrcadel mohou mít složitější strukturu vrstev, která se obvykle vypočítává pomocí numerické optimalizace . Je také možné řídit rozptyl odraženého světla. Při výpočtu dielektrických zrcadel se obvykle používají metody maticové algebry.

Výroba

Výroba dielektrických zrcadel je založena na různých metodách nanášení tenkých vrstev . Nejběžnějšími metodami jsou chemické napařování , fyzikální napařování , které se provádí ve vysokovakuových komorách pomocí hustých vysokoenergetických elektronových nebo iontových paprsků ( iontová depozice ). Chemická depozice se provádí epitaxí molekulárního paprsku . Hlavní materiály použité k vytvoření vrstev jsou fluorid hořečnatý , oxid křemičitý , oxid tantaličný , sulfid zinečnatý ( n =2,32) a oxid titaničitý ( n =2,4).

Viz také

dichroický filtr

Poznámky

↑ Garrett D. Cole, Wei Zhang, Bryce J. Bjork, David Follman, Paula Heu. Vysoce výkonné blízké a střední infračervené krystalické povlaky (EN) // Optica. — 20. 6. 2016. - T. 3 , ne. 6 . — S. 647–656 . — ISSN 2334-2536 . - doi : 10.1364/OPTICA.3.000647 . Archivováno 19. května 2021.
↑ Zvelto O. Principy laserů. - 4. vyd. - Petrohrad. : Nakladatelství "Lan", 2008. - S. 163-166. — 720 s. - ISBN 978-5-8114-0844-3 .