Металлические и диэлектрические зеркала

Рис. 2.1.A. Высокоотражающее диэлектрическое зеркало на 1064 нм, угол падения ноль градусов.

Рис. 2.1.B. Диэлектрическое зеркало на 750-850 нм, угол падения 22.5 градуса. Показано остаточное пропускание. Поляризация (s+p)/2.

Рис. 2.1.C. Диэлектрическое зеркало на 2.1 мкм, угол падения 45 градусов, (s+p)/2.

2.2. Высокоотражающее покрытие на две длины волны
Конструкция, полученная в результате последовательного нанесения на одну подложку двух диэлектрических зеркал, будет обладать высоким отражением на двух длинах волн, хотя её лучевая стойкость заметно снизится. Такие зеркала удобно использовать, когда в системе используются два лазера или лазер и его гармоника. Типичная задача: канализация рабочего силового луча 1064 нм и пилотного визуализирующего 633 нм.

Рис. 2.2. Зеркало на две длины волны для высокоотражающего покрытия.

2.3. Широкополосные высокоотражающие покрытия
Напыляя на одну подложку два диэлектрических зеркала, центрованных на две близкие длины волны, можно получить изделие с широким ровным спектром отражения. Такие покрытия востребованы для работы с перестраиваемыми лазерами (например, Ti:Sa), особенно при больших углах падения, а также для изделий, обеспечивающих высокое отражение в широком диапазоне рабочих углов.

Рис. 2.3. Высокоотражающее «двойное» зеркало на 700-900 нм, угол падения 45°, (s+p)/2. Показан спектр этого же зеркала при нормальном падении.

Широкополосные высокоотражающие покрытия могут также быть металлическими, металл-диэлектрическими.

3. Делительные покрытия

3.1. "Холодные/горячие" зеркала и отрезающие фильтры
Классическое диэлектрическое зеркало помимо основной зоны отражения обладает побочными максимумами, находящимися по спектру как левее, так и правее рабочей длины волны.

Рис. 3.1.А. Диэлектрическое зеркало и побочные максимумы отражения.

Варьируя некоторые слои «классического» пакета, мы можем, практически не меняя отражение в рабочей спектральной области, перераспределить эти побочные максимумы, подавив их либо в коротковолновой, либо в длинноволновой области. Таким способом можно обеспечить достаточно высокое пропускание в зоне слева или справа от основной зеркальной области. В зависимости от того, в коротковолновой или длинноволновой зоне мы подавили побочные пики, такие конструкции называют холодными или горячими зеркалами. Чаще всего «горячие» зеркала отражают инфракрасное излучение, пропуская видимое. Такие зеркала применяются в проекционных системах для уменьшения тепловой нагрузки.

Такая же конструкция позволяет создать отрезающий фильтр и защитить фотоприёмник от нежелательного излучения.

Рис. 3.1.С. Отрезающий фильтр. Пропускание более 85% для 3.25-3.75 мкм (вторая сторона просветлена). Пропускание менее 0.1% для волн короче 2.5 мкм. Подложка – германий. Для сравнения приведен спектр германия без покрытия.

3.2. Конструкции для сведения/разделения лучей
Конструкции для сведения/разделения лучей близки к "холодным/горячим" зеркалам и позволяют сводить лучи работающих на разных длинах волн лазеров.

3.3. Поляризационные делители
При угле падения, отличном от нулевого, отражение для S-поляризации становится значительно выше, чем для P-поляризации. Также, зона высокого отражения для P-поляризации сужается значительно быстрее, чем для S. Этот эффект позволяет создавать конструкции, всё ещё хорошо отражающие S-поляризацию, но уже хорошо пропускающие P.

Рис. 3.3. Поляризационный делитель. Высокое отражение на 2.05 мкм, s-pol, высокое пропускание на 2.2 мкм, p-pol. Угол падения 50 градусов.

3.4. Выходные лазерные зеркала
Чтобы получить «глухое» диэлектрическое зеркало, необходимо напылить достаточное количество пар плёнок с высоким и низким показателями преломления. При меньшем числе пар отражение будет ниже, зато часть света будет проходить через зеркало. Такие конструкции практически не поглощают свет, а потери на рассеяние в них минимальны. Подбирая количество пар, а также толщину и материал последнего слоя, можно добиться практически любого соотношения пропускания и отражения. Такие конструкции идеально подходят для работы в качестве выходных зеркал в лазерных резонаторах, выводя из резонатора максимально возможную мощность и поддерживая в нём стоячую волну.

Рис. 3.4. Светоделительное покрытие R=(50 ±1)% на 1064 нм, угол падения 0°.

3.5. Широкополосные частично-отражающие (светоделительные) покрытия
Аналогично изготавливаются частично-отражающие покрытия для широкополосных применений. Типичным приложением можно назвать делитель луча, направляющий часть света от объекта в окуляр, а остальную энергию на фотоприемник. Другой пример – делитель энергии в интерферометре белого света.

Рис. 3.5. Светоделительное покрытие на 1.5-3.5 мкм, (s+p)/2, 45°. Подложка – кварц КИ.

3.6. ТГц делители
Диэлектрические зеркала могут быть использованы для решения задачи разделения сгенерированного ТГц-излучения и остаточного излучения титан-сапфирового лазера накачки. Для этого зеркало должно состоять из прозрачных в ТГц-диапазоне материалов, нанесённых на прозрачную в терагерцах подложку(как правило, это кремний или кристаллический кварц). Подробнее читайте в разделе ТГц-спектроделители .

Металлические и диэлектрические зеркала

Большинство отражателей, используемых для ультрафиолетового, инфракрасного и видимого излучения, изготавливают, используя метод напыления металлов на полированную поверхность [24]. На рис. 3.15 приведены спектры поглощательной способности некоторых металлических пленок. Почти все такие пленки, за исключением родиевых, плохо пригодны для практического использования из-за их окисления и потускнения. Эти же свойства ограничивают использование в качестве второго слоя зеркал серебро, хотя для него отражение в видимом и ИК-диапазонах максимально. В подавляющем большинстве приложений предпочтительным покрытием является алюминий, имеющий высокую отражательную способность в широкой спектральной

полосе и приемлемую долговечность. В спектре отражательной способности существует за счет слабого внутризонного перехода небольшой провал вблизи Алюминиевые зеркала для их защиты, а также для увеличения отражательной способности в УФ-диапазоне нередко дополнительно покрывают тонким слоем фторида магния или монооксида кремния.

Большинство металлических отражателей имеют отражательную способность менее 99%. Если же требуется более высокая отражательная способность, необходимо использовать диэлектрические зеркала. Такие зеркала применяются для достижения полного отражения в лазерах с малым усилением, а также в интерферометрических системах. Многослойные диэлектрические покрытия очень слабо поглощают, так что нетрудно изготовить частично пропускающие зеркала. Они широко используются в качестве устройств вывода в стабильных оптических резонаторах.

Простейшие диэлектрические зеркала имеют структуру «стекло — Используя выражения (3.12.2) и (3.12.5), а также равенства нетрудно показать, что в центре полосы непрозрачности импеданс системы определяется следующим образом:

Отсюда с помощью соотношения (3.7.18) находим

Для данной комбинации показателей преломления отражательную способность подложки можно увеличить за счет установки достаточного большого числа двойных слоев, для которых частота излучения попадает в центр полосы непрозрачности. При этом удобно представить отражательную способность диэлектрического зеркала как функцию параметра, называемого отношением стоячей волны V и учитывающего распределение поля, локализованного у передней поверхности всей системы [25]. Этот параметр широко используется в микроволновой технике [21] для характеристики импедансного рассогласования в волноводе. В нашем случае V является отношением максимума и минимума амплитуды поля, образующегося в результате интерференции с усилением и ослаблением между начальной и отраженной плоской волной. В отсутствие отражения амплитуда поля вдоль направления распространения постоянна. Если же существует и отраженная волна, то интерференция приводит к появлению стоячей волны и амплитуда поля записывается в виде

где коэффициент отражения. В соответствии с этим изменяется в промежутке между максимальным значением при таких, что и минимальным значением когда При отношение максимального и минимального значений записывается в

Для тех структур, у которых имеем как следствие,

Определим теперь безразмерную частоту где центр первой полосы непрозрачности. Тогда полуширина полосы т. е. расстояние от центра первой полосы непрозрачности до ее границы [см. выражения (3.9.15), (3.11.5) и (3.11.7)], запишется в виде (3.13.6)

В соответствии с выражением (3.13.4) чем больше число двойных слоев, тем больше величина Однако практически V не превышает вне зависимости от того, как много слоев используется. Дело в том, что в тонких пленках потери за счет поглощения и рассеяния увеличиваются с ростом что и ограничивает максимально достижимую отражательную способность. Аналогичное рассмотрение можно провести и для поля внутри мультислоя (см. задачу 13).

Отражательная способность периодической структуры типа «стекло — может быть увеличена добавлением еще одного -слоя, так что мультислой имеет теперь структуру «стекло — В этом случае

Располагая одну или более стоп на соответствующей подложке и устанавливая центры полос непрозрачности на тех длинах волн, которые должны быть подавлены, можно создать либо длинноволновые, либо коротковолновые фильтры (рис. 3.19). Коротковолновые фильтры с границей при применяются в кинопроекторах и других оптических приборах, у которых основная часть излучаемой лампой или угольной дугой энергии сосредоточена в ИК-области спектра. Так называемые тепловые отражатели или холодные

Рис. 3.19. Спектр пропускания коротковолнового фильтра (Optical Coating Laboratory).

зеркала эффективно предохраняют оптические элементы от тепловых нагрузок.

Пример. Вычисление спектра отражения диэлектрического зеркала. Вычислим спектр отражения при нормальном падении излучения на диэлектрическое зеркало, состоящее из 22 четвертьволновых пластинок на стеклянной подложке [структура «стекло — Пусть в максимуме отражения а диэлектрическими материалами с высоким и низким показателями преломления являются соответственно.

При этих параметрах сразу можно вычислить требуемые величины [см. выражение (3.10.6) и (3.11.10)]. В дальнейшем будет удобно нормировать импеданс на Для простоты мы будем использовать одинаковые символы как для нормированных, так и ненормированных величин.

Теперь с помощью выражений (3.10.5) и (3.10.6) можно вычислить угол расфазировки где есть фазовая толщина одного слоя. Таким образом, является вещественной величиной при и Если же то угол 5 комплексный: Следовательно, полоса непрозрачности, центрированная при имеет границы Импедансы внутри полосы пропускания равны где [см. выражение (3.11.9)], а в полосе непрозрачности причем

Используя эти результаты, соответствующий коэффициент

отражения [выражение (3.12.2)] можно записать в виде

где для Величина дается аналогичным выражением, нужно лишь заменить на при

Отражательную способность можно вычислить с помощью (3.12.16). В частности, в центре полосы непрозрачности коэффициент отражения определяется выражением (3.13.2), откуда получаем С помощью формул (3.12.17) нетрудно найти огибающие спектра отражения.

Сферические линзы и зеркала

Мы производим сферические линзы различной формы из стекла, кварца и кристаллов с нанесением оптических покрытий для различных приложений. Обработка сферических поверхностей производится на станках Optotech, что позволяет добиться высокого качества и скорости выполнения операций. Точность изготовления радиуса кривизны до 1 интерференционной полосы. Точность центрирования линз до 0.01 мм, чистота обрабатываемых поверхностей от II класса.

Помимо производства непосредственно сферических линз и сферических обтекателей , оказываем услуги по расчёту оптических систем, организации производства линзовых и зеркально-линзовых объективов.

Плоско-выпуклые линзы наиболее популярный вид линз для фокусировки света. Покрытые просветляющим покрытием они могут быть использованы для передачи изображения и лазерных лучей.

Плоско-вогнутая чаще всего используется для проекции света или расширения пучка Покрытые просветляющим покрытые могут быть использованы в узлах оптических систем и лазерах.

Двояковыпуклая линза используется в лупах, объективах, конденсорах. Имеют более короткое фокусное расстояние, чем плоско-выпуклая линза при том же диаметре.

Двояковогнутая линза используется в оптических системах в сочетании с другими линзами для расширения пучка или проецирования изображения.

Менисковая линза (выпукло-вогнутая) подойдёт для использования в оптических системах, где необходимо снизить сферические аберации, например, в коллиматорах, где мениск минимизирует фокальное пятно.

Просветляющее покрытие наносится для увеличения светопропускания оптического элемента, снижая остаточное отражение от поверхностей детали. На изготавливаемые детали возможно нанесение просветляющего покрытия на диапазон длин волн от 400 нм до 15 мкм. Остаточное отражение от поверхности

Высокоотражающее диэлектрическое покрытие позволяет добиться высоких показателей отражения (&rt;99%) для конкретной длины волны или для диапазона длин волн. Как правило зеркала изготавливаются для углов падения 0 и 45°, но возможно изготовление зеркало для углов падения по спецификации заказчика. На изготавливаемые детали возможно нанесение диэлектрических отражающих покрытий на диапазон длин волн от 400 нм до 15 мкм. Также возможно нанесение отражающих покрытий на детали заказчика диаметром от 4 до 300 мм.

Металлические покрытия отражают в очень широком диапазоне длин волн 0.5-20 мкм со средним коэффициентом отражения &rt;80%. Коэффициент отражения металлических зеркал практически не изменяется при изменении угла падения света или его поляризации. Такие покрытия имеют меньшую механическую стойкость, чем диэлектрические зеркала. В качестве материалов для нанесения покрытий используют химически чистое золото и алюминий. В качестве подложки, как правило, используют кремний.

Светоделительное или частично отражающее покрытие позволяет разделить световой пучок на проходящий и отраженный в заданных пропорциях. При чём покрытие может быть модифицировано для работы как на конкретной длине волны, так и на диапазоне длин волн. Конструируются для различных углов падения. Также можно контролировать предельное отклонение от заданных пропорций пропускания/поглощения. Разрабатываем и изготавливаем различные виды светоделительных спектроделительных покрытий со спектральными характеристиками по желанию заказчика.

На этой странице нашего сайта вы можете выбрать и заказать сферические линзы и зеркала, а обширный ассортимент продукции позволит приобрести наиболее подходящий для своих задач и оборудования вариант изготовления. Все представленные в категории оптические изделия прошли трёхступенчатый контроль качества и соответствуют международным стандартам.

Высокий уровень качества производимой нашей компанией сферической оптики достигается благодаря строгому соблюдению технологических аспектов при проведении работ и использованием современных станков Optotech с ЧПУ управлением. Такой подход гарантирует сочетание отличного качества полировки поверхностей и ценовой доступности изделий, что отлично вписывается в российские реалии. Человеческое участие на этапе производства сферической оптики этого типа сводится к выполнению контролирующих функций, что существенно повышает скорость изготовления продукции, при обеспечении её стандартизации и соответствия рабочих параметров нужным значениям.

Каждая представленная здесь линза из оптического стекла или сферическое зеркало производится из высококачественных материалов, выбираемых исходя из специфики применения и технологических особенностей оборудования.

- Оптические стёкла – по своим оптико-физическим характеристикам для производства компонентов лазерного оборудования и иных приложений наиболее востребованы высокоочищенное стекло К8 и кристаллы искусственного сапфира. Материалы обладают отличной однородностью структуры, при обеспечении эффективной устойчивости изделий к широкому спектру негативных внешних факторов.

- Кварц – речь в данном случае идёт о нескольких разновидностях кристаллов (КУ, КВ, КИ, кристаллический кварц), которые выбираются по эффективности в конкретных задачах. Такая вариативность позволяет производить сходные по физическим и технологическим параметрам изделия, которые при этом будут «тонко» настроены под специфику выполняемых задач.

- Полупроводниковые кристаллы – для производства некоторых оптических элементов используются такие материалы как селенид цинка (ZnSe), кремний (Si) и германий (Ge). Они также отбираются под нужные задачи по степени пропускания излучения и другим параметрам.

Также для дополнительной коррекции эксплуатационных характеристик изделия на оптические элементы может наноситься специальное покрытие. Здесь можно упомянуть просветляющие, высокоотражающие или светоделительные варианты изготовления. В случае необходимости технологические возможности нашей компании позволяют наносить и покрытия из драгоценных металлов.

Многолетний опыт работы в своём сегменте рынка и наличие собственных производственных линий позволил нашей компании сформировать исчерпывающий по своей вариативности ассортимент сферической оптики в целом, а также линз и зеркал в частности.

- Плоско-выпуклые линзы – одна из распространённых разновидностей оптики, применяемая для различных задач, например, для приёма/передачи лазерного луча;

- Плоско-вогнутая линза – находит своё применение в качестве структурного элемента лазерных систем и используется для проецирования или расширения потока излучения;

- Двояковыпуклая линза – применяются в качестве фокусирующих элементов, при этом в зависимости от задач могут использоваться как самостоятельно, так выступать структурным элементом оптической системы;

- Двояковогнутая линза – функциональное предназначение элементов этого типа заключается в рассеивании входящего потока излучения в соответствии с заданными характеристиками;

- Менисковая линза – используется в качестве элемента, способствующего снижению дисторсии проходящего излучения, что положительно сказывается на эксплуатационных свойствах оборудования.

Важно дополнительно отметить, что в зависимости от необходимости вы можете приобрести как серийно производимую сферическую оптику, так и заказать изготовление интересующих позиций по индивидуальным спецификациям. Также с помощью удобной формы при заказе изделия есть возможность добавить собственный чертёж, заполнить таблицу со значениями и приложить дополнительное описание задачи.

Плоские зеркала и светоделители

Мы производим высокоотражающие и частичноотражающие (светоделители) плоские зеркала из кварца, стекла и кристаллов для различных приложений. Нанесение металлических или зеркальных диэлектрических покрытий на плоскую оптику лазерных установок типа плоскопараллельные окна, позволяет превратить окно в зеркало с гибко модифицируемыми коэффициентами отражения и пропускания в зависимости от требований заказчика.

Выбор материала подложки для изготовления зеркала должен быть продиктован в первую очередь функцией, которое выполняет зеркало, а также, рабочей длиной волны излучения в системе. Это может быть, как оптическое стекло или кварц, так и ИК кристаллы: ZnSe или кремний.

1. Плоские металлические зеркала. Если стоит задача добиться достаточно высокого коэффициента (в среднем более 70%) отражения от видимой до глубокой ИК области спектра подойдут металлические зеркала. Как правило, для металлического зеркала в качестве подложки мы используем кремний, а в качестве отражающего материала – золото или алюминий. Такие зеркала отлично показывают себя в СО2 лазерах, где высокая теплопроводность подложки является важным параметром.

2. Высокоотражающие диэлектрические зеркала. В отличие от металлических, диэлектрические зеркала могут быть более гибко «подстроены» под требования заказчика, имеют больший коэффициент отражения, механическую и химическую стойкость, а также повышенную лучевую прочность. Вместе с тем существует возможность нанесения широкополосных высокоотражающих покрытий. Коэффициент отражения таких зеркал на рабочей длине волны может быть более 99.5%.

3. Светоделители (частично отражающие диэлектрические зеркала). Диэлектрическое покрытие позволяет разделить световой пучок на проходящий и отраженный в требуемом соотношении для конкретной длины волны или диапазоне длин волн. Таким образом, можно получатьдихроические зеркала, т.н. «холодные» и «горячие» зеркала.

В этом разделе сайта нашей компании предлагаются для ознакомления оптические элементы отражающего типа. Представленные здесь диэлектрические зеркала и светоделители производятся с применением высокоточного современного оборудования, что позволяет обеспечить продукции высокий уровень стандартизации и соответствия качественных характеристик расчётным параметрам. К приобретению предлагается как продукция, произведённая по стандартным значениям, так и возможно индивидуальное изготовление оптических изделий по предоставленным чертежам.

Плоские металлические зеркала

Плоские зеркала с металлической отражающей поверхностью устанавливаются в оптическое оборудование с необходимостью отражающего коэффициента более 70%. В зависимости от специфики производимых манипуляций и конкретных рабочих параметров установок, отражение может производиться как от внешней поверхности изделия, так и от внутреннего отражающего слоя. Изделия этого типа широко используются в лазерных установках CO2, требующих высокого уровня теплопроводности подложки отражателя.

Особенности диэлектрических зеркал

Плоские диэлектрические зеркала представляют собой одну из разновидностей оптических элементов, предназначенных для отражения и/или изменения направления потока излучения. При этом отражающая поверхность формируется из нескольких последовательно наносимых слоёв диэлектрических материалов. По воздействию на световой поток плоские зеркала сходны с отражающими призмами.

При этом по ряду эксплуатационных характеристик оптические изделия этого типа обладают рядом преимуществ по сравнению с объёмными (призмы, линзы) аналогами:

- Зеркало обладает меньшим весом и габаритными размерами, при том, что оптические характеристики будут сопоставимыми с аналогами. Это позволяет устанавливать элементы в более компактное оборудование.

- С помощью оптических зеркал можно получить более простую по конструкции систему, что положительно скажется на производительности работ, а также упрощению обслуживания оборудования, при повышении его надёжности.

- При соблюдении необходимого стандарта качества на этапе производства, плоские зеркала обеспечивают функционирование оборудования с меньшим количеством аберраций, что положительно отражается как на скорости проведения работ, так и на их качестве.

Особенностью использования изделий этого типа является особое внимание к сохранению идеального состояния отражающего покрытия. При этом достигается максимально эффективное оптическое отражение излучения, вплоть до 99.5%.

Светоделители

Подкатегория рассматриваемой продукции, которая отличается тем, что предназначена для управляемого разделения излучения на рабочие и нерабочие части, с последующим пропусканием первых и отражением вторых. В зависимости от назначения оборудования для этих целей могут использоваться диэлектрические зеркала с частичным пропусканием светового пучка из расчёта на конкретную длину волны или волновой диапазон.

Здесь можно также выделить две подгруппы изделий:

- Холодные зеркала – светоразделяющие элементы, устанавливаемые в оптическое оборудование и предусматривающие разделение светового потока на видимую и инфракрасную части спектра. Тепловое излучение в этом случае пропускается.

- Горячие зеркала – действие этих изделий обратно упомянутому выше аналогу и заключается в максимально полном отражении тепловой части спектра.

Вне зависимости от специфики использования светоделителя, оптическое изделие может быть изготовлено в расчёте на угол падения в диапазоне 0°-45°, при этом коэффициент пропускания рабочей части спектра может достигать 90%, а отражённая часть излучения составлять до 80%.

Материалы и технологии

При изготовлении плоских зеркал и светоделителей наша компания использует различные материалы и технологии, в зависимости от решаемых задач и специфики оборудования, для которого производятся компоненты. Для этих целей используются высококачественные оптические стёкла, кварц или полупроводниковые кристаллы (Германий, Кремний, Селенид Цинка), а также фториды (CaF2, BaF2, MgF2). Это позволяет формировать широкий ассортимент необходимых компонентов, максимально адаптированных под работу в конкретных условиях.

В случае необходимости индивидуального изготовления оптического изделия, клиент может воспользоваться удобной формой заказа и загрузить необходимые чертежи, дополнив их подробным описанием, что существенно улучшит понимание нашей задачи и увеличит соответствие продукции необходимым значениям. Кроме того, даже в случае выбора серийно производимого изделия, есть возможность выбора между стандартными и достижимыми значениями.

Таким образом, достигается гибкая вариативность выбора необходимых компонентов, исходя из особенностей использования оборудования. В результате Вы можете выбрать наиболее приемлемый для своей ситуации баланс между качественными характеристиками компонентов и ценой приобретаемых изделий.

Металлические покрытия

Металлические зеркала применяют, когда необходимо высокое отражение в широком спектральном диапазоне. Коэффициент отражения металлических зеркал, в отличие от диэлектрических, мало меняется с изменением поляризации или угла падения света. Основными недостатками металлических зеркал, в сравнении с диэлектрическими, являются несколько меньший коэффициент отражения на заданных длинах волн и существенно меньшая лучевая стойкость.

1. Алюминиевые зеркала
Алюминиевые зеркала остаются наиболее часто используемыми металлическими зеркалами благодаря тому, что обладают неплохим отражением от УФ до дальнего ИК и ТГц диапазона, низкой стоимостью и высокой стойкостью ко внешним воздействиям. При контакте с воздухом алюминий формирует слой оксида Al₂O₃ толщиной несколько нанометров. Слой оптически прозрачен, очень плотен и химически стабилен. Этот слой обеспечивает высочайшую химическую стойкость плёнки алюминия, но не может защитить её от механических воздействий. Если таких воздействий на зеркало не ожидается, можно использовать слой алюминия без защиты. Такие зеркала востребованы, например, внутри научных приборов, когда защитный слой может быть источником нежелательных интерференций или поглощения.

Рис. 1. Спектр отражения плёнки алюминия без защиты.

Но в большинстве случаев требуется дополнительная защита отражающего слоя.

1.1. Алюминий с защитой
1.1.1. Чаще всего используют алюминиевые зеркала с защитным слоем SiO₂ или SiO. Такой слой механически достаточно прочен для большинства применений, но несколько снижает отражение в УФ. Также он обладает некоторым поглощением на 3 мкм (вода) и на 9-11 мкм (Si-O связь).

Рис. 1.1. Спектр отражения плёнки алюминия с защитой (SiO₂).

1.1.2. Поскольку SiO₂, а в ещё большей степени SiO, обладают высоким поглощением на длинах волн короче 250 нм, такие зеркала плохо отражают глубокий УФ. Для зеркал, работающих в диапазоне 200-250 нм, предпочтительнее в качестве защиты использовать слой MgF₂. Он позволяет уменьшить потери на поглощение в защите, но его механическая прочность ниже. Другим важным фактором потерь в ГУФ является рассеяние; для его уменьшения алюминий следует напылять специальным образом.

1.2. Усиленный алюминий
Вместо однослойной защиты можно поверх алюминиевой плёнки напылить многослойную структуру, которая несколько повысит отражение в видимом или ближнем ИК диапазоне. При этом вне диапазона «усиления» отражение будет ниже, чем у обычного алюминия. Лучевая стойкость также останется на уровне «обычного» алюминия.

Рис. 1.2.А. Спектр отражения "усиленного алюминия".

Рис. 1.2.В. Сравнительный спектр отражения плёнок усиленного алюминия, стандартного алюминия и алюминия без защиты.

1.3. Металл-диэлектрические зеркала
Увеличивая количество диэлектрических слоёв поверх плёнки алюминия, можно достичь отражения выше 99% в требуемом спектральном регионе. По сути дела, поверх алюминиевой плёнки создаётся полноценное диэлектрическое зеркало. Достоинством такой конструкции по сравнению с классическим диэлектрическим зеркалом является высокое отражение во всём спектральном диапазоне и меньшая чувствительность конструкции к изменению угла падения и поляризации света. Но лучевая стойкость данных конструкций остаётся низкой, не позволяя применять их в силовой оптике.

Рис. 1.3. Спектр отражения металл-диэлектрического зеркала.

2. Серебряные зеркала
Серебряные зеркала отличаются от алюминиевых более высоким отражением в видимом и ИК-диапазонах, но заметно хуже отражают УФ. В отличие от Al₂O₃, оксид серебра не образует прочную и устойчивую плёнку на поверхности серебра, и не может обеспечить ни механическую, ни химическую защиту металла. Поэтому применение серебряных зеркал без защитного слоя практически невозможно даже тогда, когда зеркало защищено от механических воздействий.

2.1. Серебро с защитой
Защита слоя серебра диэлектрической плёнкой делает структуру механически и химически стойкой.

Рис. 2.1. Спектр отражения плёнки серебра с защитой.

2.2. «Запаянное» серебро
Малейшие поры в защитной плёнке позволяют серебру химически взаимодействовать с воздухом, кислотными газами и водой. При тяжелых нагрузках со стороны окружающей среды, таких, как высокая температура и влажность, высокая промышленная загрязненность воздуха, срок жизни серебряных зеркал может существенно сокращаться. Нанесение дополнительного защитного слоя в специальном дополнительном процессе позволяет «запечатать» поры в защитной плёнке и на краях детали и заметно продлить срок службы изделия. Это может быть особенно важно для оборудования, находящегося в труднодоступных местах. Оптически данное покрытие практически неотличимо от «обычного» серебра с защитой.

3. Золотые зеркала

Золотые зеркала чаще всего применяют в ИК-диапазоне. Для света с длинами волн короче 600 нм отражение от золота весьма низкое. Золото химически нейтрально, поэтому даже без защитного слоя оно практически не взаимодействует с атмосферными газами и водой. Это позволяет использовать золото без защиты в научных инструментах, когда интерференция или линии поглощения в защитных слоях могут быть нежелательны. Но следует помнить, что слой золота крайне мягкий и легко может быть поврежден механически. Для большинства применений золото следует перекрывать оксидной защитной структурой.

3.1. Золото без защиты

Рис. 3.1. Спектр отражения золота без защиты.

3.2. Золото с защитой

Рис. 3.2. Спектр отражения золота с защитой.

3.3. Золотые зеркала для CO₂-лазеров
Обычный защитный слой на золотом зеркале имеет некоторое поглощение на 10.6 мкм, что снижает лучевую стойкость изделия. Специальная конструкция защиты позволяет снизить поглощение и тем самым несколько повысить порог повреждения и коэффициент отражения. Но следует иметь в виду, что при работе с СО₂-лазером в (квази)непрерывном режиме лучевая стойкость будет определяться в первую очередь теплопроводностью подложки и прочими факторами.

Рис. 3.3. Спектр отражения золотых зеркал для CO₂-лазеров.

3.4. ТГц зеркала
Проникающая способность электромагнитного излучения в проводник пропорциональна длине волны. Поэтому для обеспечения высокого отражения в ТГц-диапазоне требуется более толстая металлическая плёнка, чем для работы в видимом и ближнем-среднем ИК-диапазоне. Исследования подтверждают, что некоторые "стандартные" металлические зеркала демонстрируют падение отражения в терагерцовом диапазоне. Для обеспечения высокого отражения мы наносим достаточно толстый слой металла. Подробнее о продукте смотрите в статье ТГц зеркала.

Следующий график помогает сравнить оптические свойства металлических зеркал, речь о которых шла выше.

Читайте также:

  
• Какими документами определяются методы и объемы входного контроля за металлом
  
• Договор банковского счета в драгоценных металлах
  
• Спектральные методы анализа металлов и сплавов
  
• Пункт приема цветного металла в зюзино
  
• Изделия из металла любой сложности