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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

赤外線広帯域フィルター

これは、ゲルマニウム基板(インデックス 4)に垂直に入射する光のためのコーティングです。必要条件を次に示します:

  • A. 透過率 < 0.1%、波長 2000-3000 nm
  • B. 透過率 > 99%、波長 3300-5000 nm
  • C. 透過率 < 0.1%、波長 5500-7000 nm

2つのコーティング物質は Ge と ZnS (インデックス 4.2 と 2.2)です。このコーティングは"ブルートフォース"(最適化ターゲットを入力し、デザインの発見をニードル/トンネル法にまかせる方法)によりデザインすることも可能ですが、広帯域フィルターに早くアプローチするには、(1) 短波と長波のパスフィルターをデザインし、(2) 2つのフィルターを追加し、(3) 再び最適化します。次にプロシージュアを説明します。

まず、単一の薄いレイヤーから始めます。AとBの条件を満たす31-レイヤーの長波パスフィルターを作成するために、ニードル/トンネル法を使用します。条件Aの透過率を 0.01% に下げることにより、最終デザインが 0.1% の要求を満たすようになります。次にパフォーマンスを示します。

次に、単一の薄いレイヤーからから始めます。BとCの条件を満たす17-レイヤーの短波パスフィルターを作成するために、ニードル/トンネル法を使用します。次にパフォーマンスを示します。

3番目に、短波パスフィルターを基板の最も近くに置き、長波パスフィルターを追加します。これは経験から分かったことです。(ブルートフォースによるアプローチが実施されたとき、ニードル/トンネル法がこの事実を"発見"しました。) 次に最適化前のパフォーマンスを示します:

最適化の後の最終的なパフォーマンスを次に示します:

  • 次にデザインを示します。最初のレイヤーは基板に最も近いもので、厚さの単位は nm です。あと少しの作業で、薄いレイヤーの幾つかを削除できるかもしれません。
    Short        Long       Bandpass
    ZnS   83.39                     97.33
    Ge    48.25                     48.60
    ZnS  756.31                    761.47
    Ge   403.51                    412.85
    ZnS  710.33                    720.06
    Ge   377.93                    382.28
    ZnS  696.05                    705.03
    Ge   370.17                    370.42
    ZnS  696.91                    709.26
    Ge   365.05                    358.23
    ZnS  705.00                    718.52
    Ge   361.44                    353.08
    ZnS  719.03                    724.86
    Ge   360.53                    360.01
    ZnS  751.56                    710.47
    Ge   328.61                    398.52
    ZnS  369.01      158.71        564.95
    Ge               124.38         40.79
    ZnS              260.14        224.72
    Ge                78.55        125.31
    ZnS              149.33        133.58
    Ge               102.25         98.28
    ZnS              235.97        268.21
    Ge               145.53        138.25
    ZnS              279.07        238.01
    Ge               128.80        125.48
    ZnS              196.52        232.65
    Ge                67.11         68.54
    ZnS              159.26        168.55
    Ge               132.16        150.14
    ZnS              271.50        254.28
    Ge               144.32        125.25
    ZnS              281.93        307.19
    Ge               149.33        165.16
    ZnS              278.65        256.22
    Ge               140.79        133.04
    ZnS              271.93        289.60
    Ge               147.16        147.63
    ZnS              276.89        266.04
    Ge               138.39        134.34
    ZnS              271.52        265.60
    Ge               152.12        156.86
    ZnS              291.92        294.15
    Ge               135.69        123.17
    ZnS              249.93        250.12
    Ge               166.98        178.96
    ZnS              553.73        528.64