مقدمه

از فاکتورهاي تأثیرگذار در کارآیی لیزر می توان به کیفیت المان هاي اپتیکی (مانند لنزها و آینه ها) استفاده شده در آن اشاره نمود. یکی از این المان ها فیلترهاي ضدبازتاب است که مورد توجه ما در این تحقیق قرارگرفته است.

بازتاب سطح شیشه بدون لایه نشانی با ضرایب شکست دربازة

۱/۴۵ تا ۱/۹۰، در حدود % ۳/۴ تا ۹/۶% است. بازتاب نور نه تنها باعث کاهش شدت می شود، بلکه باعث ایجاد تصویر ناواضح می شود که کیفیت تصویر را در سیستم اپتیکی کاهش می دهد. لایه نشانی ضدبازتابی روي سطح، کارآیی سیستم را افزایش می دهد و بازتاب هایی را که باعث آسیب در سیستم اپتیکی می شوند را

کاهش می دهد. لایه نشانی ضدبازتابی می تواند شامل تک لایه با بازتاب نزدیک صفر در یک طول موج تا چندین لایه با بازتاب صفر دربازه اي از طول موج باشد.
لایه نشانی هاي ضدبازتابی در نواحی مرئی و مادون قرمز نزدیک از اهمیت خاصی در سیستم هاي اپتیکی و الکترواپتیکی برخوردارند.[۱-۶] در این مقاله به ساخت فیلتر ضدبازتاب در نواحی مرئی و مادون قرمز نزدیک می پردازیم. این فیلتر ضدبازتاب در عدسی چشمی در لیزر حکاکی و جوش مورد استفاده قرار می گیرد. در این عدسی براي کارآیی مناسب لیزر، عبور در ۱۰۶۴ نانومتر و ناحیه مرئی بالا است تا در هنگام جوشکاري، هم نمونه و هم پرتو لیزر دیده شود.

۲۱۹

نحوه انجام آزمایش

یکی از فاکتورهاي مهم در ساخت المان هاي اپتیکی، مخصوصاً براي لیزرهاي توان بالا، آستانه تخریب لیزري این قطعات است.

براي بالا بردن آستانه تخریب، جذب در لایه ها باید پایین و شدت میدان الکتریکی به حداقل برسد. از آنجا که جذب متناسب است با n|E|2 ، بنابراین در لایه با ضریب شکست بالا، توزیع انرژي بیشتر از لایه با ضریب شکست پایین با همان دامنه میدان الکتریکی است. در نتیجه لایه هایی با ضریب شکست بالا در مقایسه با لایه هایی با ضریب شکست پایین، داراي آستانه تخریب پایین تري می باشند.[۷] در ابتدا باید با توجه به ناحیه طیفی مورد نظر، موادي انتخاب شوند که داراي کمترین مقدار جذب باشند. بنابراین از موادي مثل Al2O3، MgF2 و SiO2 استفاده می شود که داراي ضریب شکست پایین هستند.

در آزمایش هاي انجام شده از BK-7 بعنوان زیرلایه استفاده شده است. فاکتورهاي زیادي بر چسبندگی لایه تأثیر می گذارند، از جمله اثرات الکترواستاتیک، واکنش هاي دورن مولکولی، نیروهاي واندروالس و غیره. به خاطر این اثرات، چسبندگی زیرلایه به شدت بستگی به سطح زیرلایه قبل از لایه نشانی بستگی دارد.

چسبندگی با تمیزکاري افزایش می یابد. براي تمیز کردن سطح، زیرلایه به مدت ۱۰ دقیقه در محلول اسید کلریدریک ۰/۰۱ مولار در دستگاه فرا صوتی جرم گیري و سپس به مدت ۲۰ دقیقه در محلول استون در دستگاه فراصوتی قرارداده شده است. در پایان پس از شستشو با آب مقطر، زیرلایه فوق توسط گاز نیتروژن خالص خشک گردیده است. براي تهیه لایه ها از روش تبخیر در خلأ توسط دستگاه لایه نشانی تبخیريSYLA90 و روش تبخیر الکترون گان استفاده شد و ضخامت سنجی لایه ها نیز به دو روش فیزیکی (کریستالی)Inficon و اپتیکی Telemark انجام گرفت.

لایه اول Al2O3 با ضریب شکست ۱/۶۱ لایه دوم MgF2 با ضریب شکست . ۱/۳۸ شرایط لایه نشانی در جدول ۱ آمده است.

پس از انجام لایه نشانی، نمونه براي بررسی طیف خروجی و مقایسه با طیف شیشه خام، توسط طیف سنج Cary 6000i طیف

سنجی شد. مورفولوژي سطح لایه نشانی توسط میکروسکوپ

نیروي اتمی (AFM) بررسی شد.

جدول:۱ شرایط لایه نشانی.

* پارامتر Al2O3 MgF2

۱ فشاراولیه (Torr) 3×۱۰-۶
۲ فشارکاري((Torr 10-5 5×۱۰-۶
۳ جریان((mA 260 13
4 ولتاژ (kV) 8
5 حرارت C 250
6 ضخامت (nm) 160/28 193/31
7 آهنگ رشد (A⁰s-1) 3 4

نتایج و بحث

طیف بدست آمده از اسپکتروفوتومتر در شکل ۱ نشان داده است. طیف زیرلایه بدون لایه نشانی براي مقایسه قرار داده شده است. همان طور که در شکل مشخص است، لایه ضدبازتابی داراي ۹۹/۵۵% عبور در در طول موج ۱۰۶۴ نانومتر و عبور نزدیک به ۹۲% در ناحیه مرئی است.

شکل:۱ طیف عبور بر حسب طول موج چندلایه ضدبازتابی (قرمز) و طیف

عبور زیرلایه بدون لایه نشانی (سبز).

مورفولوژي لایه ها توسط میکروسکوپ نیروي اتمی
(DualScope DME SPM)مورد بررسی قرار گرفت. میکرو

گراف هاي دو بعدي و سه بعدي نمونه ساخته شده در مساحت اسکن۳m، در شکل ۲ نشان داده شده است. مورفولوژي لایه

۲۲۰

نازك، بر کارآیی مؤلفه هاي اپتیکی تاثیر می گذارد. تخلخل در لایه موجب افزایش آلودگی ها (آب و هیدروکربن ها)، می شود، و در نتیجه جذب افزایش می یابد و آستانه تخریب کاهش می یابد.
علاوه بر این، زبري، موجب افزایش پراکندگی می شود. می توان از آنالیز AFM براي بررسی پراکندگی در چندلایه ها استفاده نمود.

دربحث لایه نازك کمیت جذر میانگین مربعی زبري

(Rrms)متداولترین پارامتر زبري در مقیاس لایه نازك شناخته می شود که با رابطه (۱)داده می شود:[۸]