Ю. А. НОВИКОВА, Е. Н. КОТЛИКОВ
Санкт-Петербургский государственный университет
аэрокосмического приборостроения
ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛЕНКООБРАЗУЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ БИНАРНЫХ ФТОРИДОВ
Проводилось исследование оптических пленок 
в среднем ИК диапазоне спектра 1-15 мкм. Оптические константы пленок определялись по разработанной методике, которая базируется на минимизации функции качества, зависящей от коэффициентов преломления, поглощения и толщины пленки.
Одним из наиболее широко распространенных пленкообразующих материалов с низким показателем преломления в инфракрасной (ИК) области спектра являются: фторид бария, фторид иттрия, фторид тория, фторид магния и фторид кальция. Реально все эти материалы имеют ряд недостатков. В связи с этим возникает важная задача – поиск новых пленкообразующих материалов с низким показателем преломления для инфракрасной области спектра. В работах [1, 2] обсуждаются возможности использования бифторидных соединений для получения пленкообразующих материалов с улучшенными оптическими и механическими свойствами.
В настоящей работе проводилось исследование перспективных оптических пленок YxBa1-xF2+x в среднем ИК диапазоне спектра 1-15 мкм. Оптические константы пленок определялись по разработанной методике, которая базируется на минимизации функции качества, зависящей от показателя преломления, поглощения и толщины пленки. Наиболее распространенными методами измерения оптических констант пленок являются спектрофотометрические. Методы заключаются в анализе экспериментальных спектров пропускания и отражения (Texp и Rexp) пленки на подложке с известными оптическими константами и их сравнениями с расчетными значениями T и R. В работе мы использовали поиск минимума функции качества F одиночной пленки при варьировании в заданном спектральном диапазоне коэффициентов преломления и поглощения пленки n(λ),k(λ) и ее геометрическую толщину d. Функция качества имеет вид:
(1)
где Mрасч – коэффициент отражения R или пропускания T;
Mэкспер – теоретические значения спектров отражения R или пропускания T, λi – значение длины волны.
Для обработки результатов была написана программа на языке Wolfram Mathematica-8.0. Программа предназначена для вычисления оптических характеристик пленки (толщины пленки, функций n(λ), k(λ)) по спектрам пропускания и отражения, и параметрам системы (геометрическая толщина подложки ds, оптические характеристики подложки, то есть, функции ns, ks). Для решения поставленной задачи были изготовлены пленки из YF3 с примесью BaF2 в процентной доли 0, 9, 17, 23, 28, 33, 50 и 100%. Определены оптические константы – коэффициенты преломления и коэффициенты поглощения этих пленок в диапазоне 1-15 мкм. В качестве примера на рис. 1 приведены спектры поглощения пленок для двух смесей: чистого YF3 и смеси с 33% BaF2.
Рис. 1. Спектры поглощения пленок YxBa1-xF2+x
Исследования показали, что, в этом диапазоне Y0.67Ba0.33F2.67 является перспективным пленкообразующим материалом. В отличие от известных фторидов и чистого YF3 он не имеет сильных полос поглощения, негигроскопичен, обладает хорошими механическими свойствами и может быть использован в составе сложного покрытия в средней ИК области спектра.
Список литературы
1. Котликов Е. Н., Хонинева Е. В., Прокашев снижения оптических потерь в пленках фторидов. Оптический журнал. 2004. Т.71 №6. С.84-87.
2. Гисин М. А., Мустаев свойства пленок фторида иттрия в ИК области спектра. Оптический журнал. 1996. №11. С.37-39.
