Optical Interference Coatings What How and where Les

Optical Interference Coatings: What, How and where ● Les couches minces optiques (cmo) La raison technologique d’avoir les cmo Les différentes types des cmo L’admittance optique et l’indice de réfraction L’intensité, l’extinction et l’absorption MASTER CDIM Couches Minces - G. Cagnoli . 1

Le livre de texte MASTER CDIM Couches Minces - G. Cagnoli . 2

• Miroirs (HR) • Antireflets (AR) • Filtres semi-transparents (BS) • Filtres Passe haut, bas (HP, LP) • . . . MASTER CDIM Couches Minces - G. Cagnoli . 3

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● matériaux métalliques: simple monocouche éventuellement bon réflecteur à toutes longueurs d’onde visibles intrinsèquement très absorbant ● matériaux diélectriques: excellent réflecteur pour des longueurs d’onde spécifiques La bande peut être élargi si nombreuses couches sont déposées peu absorbant MASTER CDIM Couches Minces - G. Cagnoli . 8

Miroirs métalliques (Al, Ag, Au) 100 Reflectance (%) 90 Al 80 Au 70 60 50 Ag n (10 µm) 40 k (10 µm) 30 Al 0. 05 30 20 Ag 0. 05 86 10 Au 0. 05 72 0. 3 0. 4 0. 6 0. 8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Wavelength (µm) Réflexion assez importante: sur une large plage d’angles d’incidence sur une large bande spectrale Très fortes pertes par absorption Peu de choix de bande spectrale MASTER CDIM Couches Minces - G. Cagnoli . 9

Monocouche diélectrique réfléchissante Lumière réfléchie: Interférences constructives d: Amplitude réflexion de Fresnel r : n 0 -n 1 n 0+n 1 < 0 n 1 -n 2 n 1+n 2 > 0 no o n 2 < n 1 l/2 =l/4+0+l/4 air l/2 n 1 > n l/2 0 couche l/4 substrat MASTER CDIM Couches Minces - G. Cagnoli . 10

Miroir multicouches diélectriques Interférences constructives d: no o 0 H l/2 n. H > n n. B < n air l/2 n. H > n n. B < n l/2 3 l/2 5 l/2 haut indice l/4 bas indice l/4 B 0 H l/2 n. H > n n. S < n B H haut indice l/4 0 bas indice l/4 haut indice l/4 Substrat MASTER CDIM Couches Minces - G. Cagnoli . 11

Miroirs multidiélectriques empilement alterné de couches diélectriques l 0/4 d’indices haut (H) et bas (B) : (HB)x HBB Dl l 0 Très haute réflectivité (>99. 99%) Faibles pertes par absorption (VIS, IR) Multicouches longues à déposer Haute réflectivité sur un petit domaine spectral Choix du domaine spectral MASTER CDIM Couches Minces - G. Cagnoli . 12

Monocouche diélectrique antireflet Interférences destructives d: Amplitude réflexion de Fresnel r : n 0 -n 1 n 0+n 1 < 0 n 1 -n 2 n 1+n 2 < 0 no l/2 n 1 > n o n 2 > n 1 l/2 l =l/4+ l/2 +l/4 air couche l/4 Substrat Réflexion = 0 si no / n 1 = n 1 / n 2 n 1 = (no n 2)1/2 MASTER CDIM Couches Minces - G. Cagnoli . 13

Monocouche l/4 antireflet de Mg. F 2 à 633 nm Transmission Design Air/Mg. F 2/Al 2 O 3 Air /Al 2 O 3 1 0. 95 (nair n. Al 2 O 3)1/2 = (1 1. 8)1/2 = 1. 34 0. 9 n. Mg. F 2=1. 38 0. 85 l/4 = n. Mg. F 2 e e = l/4 n. Mg. F 2 = 633/(4 1. 38) e = 115 nm 0. 8 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 Longueur d’onde (nm) MASTER CDIM Couches Minces - G. Cagnoli . 14

Beam splitter @ 500 nm Réflexion 0. 6 Beam splitter 50%-50% @ l 0=500 nm 0. 4 Air ( BHBHBB ) substrat H: couche l 0/4 d’indice 2. 35 0. 2 0 350 B: couche l 0/4 d’indice 1. 35 400 450 500 550 600 650 l (nm) MASTER CDIM Couches Minces - G. Cagnoli . 15

Maxwell Equations e = permettivity µ = permeability MASTER CDIM Couches Minces - G. Cagnoli . 16

Telegrapher’s equation MASTER CDIM Couches Minces - G. Cagnoli . 17

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