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TFCalc (ティーエフカルク)
コーティングデザイン

コーティングデザイン

埋め込み広角度偏光子

文献、Philip Baumeister, "Rudiments of the design of an immersed polarizing beam divider with a narrow spectral bandwidth and enhanced angular acceptance," Applied Optics, Vol. 36, No. 16, 1 June 1997, pp. 3610-3613.

著者は、狭帯域で広い角度の偏光子を作る問題を検査しました。彼は屈折率の MacNeille ペアを基に、この種のコーティングデザインを理論化しました。この文献はまた、TFCalc を使って作成された、3物質17レイヤーのデザインを載せています。次の例は、2物質17レイヤーに改良されています。

ここの目的はガラス (BK7) プリズムに埋め込むコーティングのデザインです。これは波長 613-653 nm 、角度 (ガラス中) 51-71 度で、P 偏光を透過し S 偏光を反射なければなりません。次に図を示します; 点の部分は入射光と射出光の円錐を表わしています。

我々は連続最適化ターゲットを使います:

  • P 透過率 > 96%、波長 613-653 nm
  • S 透過率 < 0.1%、波長 613-653 nm

角度 51, 53, 55, 57, 59, 61, 63, 65, 67, 69, 71 度。連続ターゲットを使うことにより、問題を単純化できることに注意してください。 すなわち、(1) ターゲットの入力がはやくなり誤差が減る傾向があり (2) 613-653 nm の範囲で幾つの不連続ターゲットを使うか決める必要がないということです。最適化の最中に TFCalc が決定するからです。

コーティングの物質は SiO2 (インデックス 1.45) と TiO2 (インデックス 2.35)です。TiO2 の薄い1-レイヤーで始め、TFCalc の最適化機能を使って、次に示すパフォーマンスの 17-レイヤーのデザインを見つけます。

このグラフが、角度と波長の範囲の透過率を表示していることに注意してください。すなわち、波長 613-653 nm の範囲における角度に対する透過率の変化です。

  • 次にデザインを示します。ここにおける最初のレイヤーは2番目のガラスに最も近いもので、厚さの単位は nm です:
    TIO2      83.62
    SIO2      74.91
    TIO2      94.86
    SIO2     119.09
    TIO2      90.21
    SIO2     129.48
    TIO2      81.87
    SIO2     123.04
    TIO2      84.03
    SIO2     138.23
    TIO2      81.34
    SIO2     131.15
    TIO2      83.85
    SIO2     152.21
    TIO2      80.48
    SIO2     126.78
    TIO2      59.95
    

この問題を喚起してくれた Philip Baumeister に感謝します。