TU Berlin

AG WoggonDielektrische Spiegel & Filter

Inhalt des Dokuments

zur Navigation

Dielektrische Spiegel & Filter

Für eine Vielzahl von Anwendungen werden hochreflektierende Spiegel benötigt, die üblicherweise mittels dielektrischer Multischichtsysteme realisiert werden. Dielektrische Spiegel bestehen aus alternierenden hoch- und niedrigbrechenden λ/4-Schichten, durch deren Anzahl die resultierende Reflektivität je nach Anforderung angepasst werden kann.
Üblicherweise kommen für die Applikation solcher Schichten PVD-Verfahren, wie  Elektronenstrahlverdampfen oder Sputtern, zum Einsatz. Mit Hilfe dieser Technologien können gleichmäßige, dünne Schichten (nahezu  absorptionsfrei) in definierter Dicke gedampft bzw. gesputtert werden. Mit der Anzahl der Schichten sind quasi kontinuierlich einstellbare Reflexionsgrade bis zu 99.99% möglich.

Verlauf der Reflektivität bei steigender Schichtfolge aus hoch- (H) und niedrigbrechenden (L) dielektrischen Schichten
Lupe
Gemessenes Spektrum eines HR-Spiegels für 1064 nm
Lupe
Simulation der Winkelabhängigkeit der gesamten (schwarz) Reflektivität und deren s- (rot) bzw. p-polarisierten (blau) Anteils.
Lupe

Durch Berechnungen und Simulationen für bestimmte Einfallswinkel zwischen 0° und 50°, können vorab die Gesamtreflektivität sowie die Reflektivität für den p- bzw. s-polarisierten Anteil des einfallenden Lichts vorhergesagt werden. Unter Berücksichtigung der Brechungsindizes der notwendigen Materialien, resultieren die Anzahl und Dicken der aufzudampfenden Schichten.

Gemessene Spektren von zwei Bandpassfiltern für unterschiedliche Wellenlängen
Lupe

Die Erweiterung der Schichtstruktur eines dielektrischen Spiegels durch einen weiteren Spiegel und eine dazwischen eingeschlossene Kavitätsschicht  (Fabry-Pérot Anordnung), lassen sich schmalbandige Filter mit hoher Finesse, geringen Verlusten und einer gezielt gewählten Wellenlänge, realisieren.

Zu den üblicherweise verwendeten dielektrischen Materialien gehören:

  •   Siliziumdioxid (SiO2)          n = 1,4 bis 1,5
  •   Tantalpentoxid (Ta2O5)      n = 2,0 bis 2,3
  •   Magnesiumflourid (MgF2)    n = 1,37 bis 1,42
  •   Hafniumoxid (HfO2)            n = 1,97 bis 2,15


Sie sind, je nach Material und den Bedingungen beim Aufdampfprozess, hochtransparent vom UV- bis in den nahen Infrarotbereich, sodass sich prinzipiell Spiegel und Filter zwischen 190 nm und 1800 nm herstellen lassen.

Lupe

Navigation

Direktzugang

Schnellnavigation zur Seite über Nummerneingabe