Anti-reflective optical thin film coating on germanium optical substrates in the wavelength range of 3-5 micrometers

Kızılötesi (IR) şeffaf malzemeler, özellikle gece görüşü, uzaktan algılama, yüzeyden yansıma ile radyasyon kaybının önlenmesi amacıyla fotovoltaik yüzeylerde ve termal görüntüleme sistemleri gibi uygulamalarda geniş ölçüde kullanılmaktadır. Bu malzemelerden biri olan Germanyum (Ge), optik özelliklerinden dolayı kızılötesi bölgede mercek, optik pencere, kubbe ve optik filtre olarak en yaygın kullanılan malzemelerden biridir. Tek kristal Ge'nin kırılma indeksi yaklaşık 4.00'dir (10 μm'de) ve yansıma kaybı 2-14 μm dalga boyu aralığında yaklaşık %50'dir. Yüzeyinde meydana gelen bu istenmeyen yansıma kaybı optik verimi düşürür. Ge optik bileşen yüzeyine (örn. Ge lens) yansıma önleyici (AR) kaplama uygulandığında Ge'nin optik iletimi artmış olacaktır. Bu sayede ilgili IR görüntüleme sisteminin optik performansı ve kararlılığı sağlanmış olur. AR uygulaması için kullanılacak kaplama malzemesi hem IR bölgede optik geçirgenliğe sahip olmalı hem de kırılma indisi Ge'lerin kırılma indisi ile orantılı olmalıdır. Bu çalışmada 1 inç çap, 1 mm kalınlığa sahip Ge şahit numune üzerine 3-5 µm IR bölgede ARC yapılmıştır. Kaplama malzemeleri olarak SiO2 (düşük indis katman) ve Ge (yüksek indis katman) seçilmiştir. İlk etapta kaplama malzemelerinin optik karakterizasyon için sırasıyla tek katman tasarım ve kaplama çalışmaları yapılmış, buradan elde edilen deneysel doğrulanmış kırınım indisi verisi ile çok katmanlı AR tasarımı ve uygulaması icra edilmiştir. Kaplama çalışmaları iyon plazma destekli çemberde elektron demetiyle fiziksel buhar biriktirme (E-beam PVD) yöntemi ile yapılmış, optik ölçümleri FTIR spektrometreden alınmıştır. Optik geçirgenlik değeri %98,65 olarak elde edilmiştir.