コーティングデザイン

広帯域反射防止グレグーデッドインデックスコーティング

1962 年の文献、 Peter H. Berning, "Use of Equivalent films in the design of infrared multilayer antireflection coatings", Journal of the Optical Society of America, Vol. 52(4), pp. 431-436 (April 1962).

著者により説明されたデザインの１つは、ゲルマニウムのステップグレーデッドインデックス反射防止コーティングです。このコーティングは次のように、インデックスが 1.35 (実行可能な最低インデックス) から 4 (ゲルマニウムのインデックス) まで線形に変化する 20 の四分の一波長レイヤーから成っています。

このコーティングは、反射率が低く非常に広い波長範囲をもっています。ここで、線形プロファイルが最良かどうかという疑問が生じます。この疑問を探るために、最適化を使うことができます。これは TFCalc のユニークな機能で、光学的な厚さを固定したまま反射率を最適化します。１つの連続的な最適化ターゲットを使います: 3-20 ミクロンで R=0。可能なかぎり反射率を均一にするために、メリット関数のベキ数を 16 に設定します。驚くべきことに、結果のインデックスプロファイルは正弦曲線の一部のように見えます:

最適化されたデザインのパフォーマンスは驚くほど向上します。２つのデザインの反射率を次に示します。

• ここに、ゲルマニウム基板に最も近いレイヤーから始まる、最適化されたデザインの屈折率のリストがあります:

  1   3.9356
  2   3.7482
  3   3.3986
  4   2.9121
  5   2.3790
  6   1.9044
  7   1.5598
  8   1.3726
  9   1.3500
  10   1.5042
  11   1.8606
  12   2.4315
  13   3.1456
  14   3.7738
  15   4.0000
  16   3.6871
  17   3.0181
  18   2.3016
  19   1.7310
  20   1.3500
  

四分の一波長の光学的厚さの参照波長は 5.217 ミクロンで、これが3ミクロンと20ミクロンのあいだの、周波数スケールの中点です。

注: レイヤーの数を増やすと、正弦曲線の周期が多いデザインを見つけることができます。しかし、追加された周期が、上のように、パフォーマンスを劇的に改善するわけではありません。

デザインのダウンロード

Berning のデザインをダウンロードして TFCalc の最適化の方法を見ることができます。これには TFCalc の製品版（デモ版ではなく）が必要です。Windows か Macintosh ファイルをクリックしてください。このデザインは、インデックスが4のGとよばれる基板があることを前提にしています。G 基板は TFCalc と一緒にインストールされます。このファイルをダウンロードするとき、Windows ユーザーはディスクに保存する必要があります。拡張子".TFD"を確かめてください。