раздел 2).
На рис. 4.5 показан спектр пропускания четвертьволновой системы КRS-5 - полиэтилен с ?0 ? 45 мкм, состоящей из 7 сваренных двухслойных компонент полиэтилен - КRS-5. Крутизна границы пропускания составляет ? ? 0.9. При меньшем количестве слоев в системах полиэтилен - КRS-5 имеется значительное остаточное пропускание в области высокого отражения, что исключает возможность их использования для задания границы пропускания МИС.
Для пары LiF-полиэтилен в 10-слойной системе остаточное пропускание менее 5%. Крутизна границы пропускания составляет ? ? 0.85.
Для систем германий-полиэтилен для области ? > 110 мкм высокое значение крутизны границы пропускания ? ? 0.85 достигается уже в 6-слойной системе. При этом остаточное пропускание в полосе высокого отражения < 1%. Таким образом, увеличение значения показателя преломления материала Н в полимер - кристаллической системе приводит к достижению высоких значений крутизны границы пропускания при меньшем общем количестве слоев, т.е. имеет место качественное соответствие с закономерностями формирования МИС [11]. С увеличением соотношения показателей преломления слоев Н и L расширяется зона высокого отражения многослойной интерференционной полимер - кристаллической системы. Для системы полиэтилен-германий ?min ? 0.5 на уровне 0.1Tmax, что имеет большое значение для практического использования из-за значительного облегчения условий отрезания коротковолнового фонового излучения.
Рис. 4.5. Спектры пропускания 2-слойной интерференционной компоненты KRS-5-полиэтилен (1), полиэтиленовой пленки толщиной ? 7 мкм (2) и 14-слойной интерференционной системы KRS-5-полиэтилен (3) с ?0 ? 45 мкм.
Возможности экспериментального достижения высоких значений крутизны границы пропускания многослойных интерференционных полимер - кристаллических систем осложняются при увеличении ?n используемых материалов. Например, если для пары полиэтилен-KRS-5 достаточно просто получить отрезающую систему с крутизной границы пропускания ? ? 0.9 (для этого необходимо изготовить 14-слойную систему), то для пары полиэтилен-германий получить значение крутизны границы пропускания ? ? 0.9 практически не удается, хотя уже для 6-слойной системы полиэтилен-германий достигается высокое значение крутизны ? ? 0.85.
Такие результаты можно объяснить значительным повышением требований к локальной микрооднородности оптической толщины слоев при увеличении показателя преломления слоя Н. В случае использования германия даже малейшие отступления в локальной микрооднородности сильно влияют на эффективность выполнения условий для многолучевой интерференции. Локальная микронеоднородность оптической толщины слоев высокого показателя преломления может возникнуть в результате того, что слои с высоким показателем преломления наносятся на подложку с шероховатой поверхностью.
Известные данные по осаждению металлических покрытий на шероховатые подложки [104] свидетельствуют о том, что при осаждении покрытия может происходить "выравнивание" поверхности осаждаемого слоя в процессе его наращивания. При формировании МИС за счет последовательного осаждения слоев Н и L на массивную подложку в одном технологическом цикле даже при наличии шероховатости поверхности подложки в процессе нанесения каждого последующего слоя шероховатость границы раздела может уменьшаться (конечно, при соблюдении необходимых технологических режимов). Значит, количество границ раздела слоев с высоким и низким показателем преломления, имеющих шероховатость, будет ограничено и при увеличении общего количества слоев оно практически не будет возрастать.
При изготовлении многослойных интерференционных полимер - кристаллических систем каждый слой с высоким показателем преломления осаждается на подложку, поэтому увеличение общего количества слоев неизбежно ведет к увеличению количества границ раздела слоев с шероховатой поверхностью. При увеличении показателя преломления материала осаждаемых слоев должна расти и величина вносимых ошибок, что и приводит к значительным отклонениям при использовании в сочетании с полимерными материалами германия. Следует отметить, что с увеличением длины волны ошибки, вносимые в оптические характеристики МИС за счет влияния шероховатости поверхности, уменьшаются, т.к. возрастает соотношение между длиной волны и размером неоднородности. В результате, для спектрального диапазона ? > 100 мкм условия изготовления полимер -кристаллических интерференционных систем значительно облегчаются по сравнению с областью спектра ? < 100 мкм.
Из вышеприведенного рассмотрения полезно сделать некоторые практические выводы. Прежде всего, не следует стремиться к наращиванию неоправданно большого количества слоев. Необходимо исходить из конкретных требований к спектральным характеристикам изготавливаемой системы. Для пары материалов полимер-германий на практике в 6-слойных системах достигаются значения крутизны границы пропускания ? ? 0.85 для спектрального диапазона ? ? 100 мкм. Такие системы являются эффективными элементарными компонентами для задания крутизны границы пропускания фильтров в длинноволновой ИК области спектра. В ряде случаев при не очень жестких требованиях к крутизне границы пропускания даже 3-слойная система германий-полимер-германий, в которой достигается в области высокого отражения остаточное пропускание до Т < 2%, может быть успешно использована для решения практических задач.
Таким образом, экспериментально показано, что синтезированная в разделе 4.1 МИС с параметрами m=3, nL = 1.5 и nН, наиболее близким к показателю преломления германия, является наиболее эффективной для формирования границы пропускания фильтров в дальней ИК области спектра, что является хорошим согласованием теоретических и экспериментальных результатов.
На рис. 4.6 показаны спектры пропускания синтезированной (кривая 1) и экспериментально реализованной (кривая 2) многослойных систем [A(HL)3A] c параметрами: m=3, nL = 1.5, nН = 4.
Рис. 4.6. Спектры пропускания 6-слойной системы [A(HL)3A] с п