Новая разработка использует всего 7 слоев вместо 20, повышая точность фильтрации в видимом и инфракрасном диапазонах
Ученые Красноярского научного центра СО РАН представили инновационные оптические фильтры на основе кварца и серебра. В отличие от традиционных аналогов, требующих нанесения 20 и более слоев, новая конструкция состоит всего из семи. Это стало возможным благодаря использованию серебра, которое эффективно отражает ненужные участки спектра, заменяя сложные многослойные диэлектрические зеркала.
Как пояснили исследователи, кварцевые слои формируют полосу пропускания для нужного спектра излучения, а тонкие серебряные прослойки блокируют нежелательные частоты. Такая комбинация обеспечивает высокую точность фильтрации в видимом и инфракрасном диапазонах, что особенно важно для телекоммуникаций, спутниковой связи и медицинской диагностики.
Современные оптические системы связи требуют высокоселективных фильтров, которые эффективно пропускают нужные частотные диапазоны и подавляют лишние сигналы. Мы смогли добиться значительного снижения числа слоев без потери селективности и качества фильтрации. Особенно важно, что предложенная конструкция позволяет гибко управлять параметрами полос пропускания, а также минимизировать паразитные сигналы.
— Дмитрий Шабанов, младший научный сотрудник Института физики им. Л.В. Киренского
Особенностью фильтров стало их свойство пропускать ультрафиолет из-за резонансных колебаний электронов в серебре. Кроме того, изменение толщины серебряных слоев позволяет точно настраивать рабочие частоты под конкретные задачи.
Несмотря на то что серебро в оптическом диапазоне имеет низкую добротность, связанную с потерями на поглощение, и создает дополнительный пик пропускания в ультрафиолетовой области, конструкции разработанных фильтров обладают сравнительно высокими характеристиками. Это говорит об их перспективности при создании фильтров инфракрасного и видимого диапазонов частот с относительными полосами пропускания от единиц до десятков процентов. Разработанные фильтры сочетают простоту конструкции — минимум слоев, и высокую эффективность — отсутствие паразитных полос, но требуют оптимизации для снижения потерь. Их ключевое преимущество — возможность тонкой настройки под задачи инфракрасного и видимого диапазонов.
— Борис Беляев, доктор технических наук, профессор, заведующий лабораторией Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН
Разработка может быть внедрена в рамках научно-производственного кампуса в Красноярске, ускорив переход от лабораторных образцов к промышленным решениям.
Результаты исследовательской работы опубликованы в журнале «Известия высших учебных заведений. Физика».
Читайте ещё материалы по теме:
Облучили смолу: учёные Пермского Политеха выяснили, как радиация улучшает свойства полиэфирных смол