Calculer l'atténuation optique d'une couche mince aluminium

[Pierre Strock]

Bonjour,
Je cherche à me fabriquer des filtres en aluminium déposé sous vide.
Je pense pouvoir maitriser l'épaisseur du dépôt entre quelques nanomètres et quelques centaines de nanomètres.
Mais je ne peux pas faire des tas d'essais et j'aime bien comprendre...

Donc je cherche à calculer et comprendre comment calculer la transmission optique pour du visible disons 550 nm dans une couche mince d'aluminium.

J'ai bien essayé de comprendre le phénomène des ondes évanescentes, mais je ne l'ai jamais vu expliqué pour un sandwicth air-alu-verre. C'était toujours pour des réflexions internes...

J'ai bien essayé de calculer avec les équations de Maxwell ou les relations de passage, mais je souffre d'un rejet Maxwellien depuis plus de 25 ans...

En plus je cherche à m'assurer que l'onde transmise est bien déphasée et de combien. Ce qui ne simplifie pas la chose

Merci
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[Chip]

Tu peux consulter des ouvrages de référence, comme par exemple le "Principles of optics" de Born et Wolf. Sauf erreur de ma part, ils donnent pour l'aluminium un indice de 1,44 et une profondeur de pénétration de 9nm (épaisseur pour laquelle l'intensité diminue d'un facteur e), pour une longueur d'onde de 589nm. Tu contrôles l'épaisseur avec une microbalance?

[calculair]

Il faudrait que tu precises tes objectifs

Tu faits des couches Al / air succesives, (je ne sais comment on fait techniquement cette opération ) d'epaisseur de l'ordre de la longueur d'onde nous sommes dans le cas de filtres interferentiels.

En plus du problème du calcul de l'onde evanescente il y a le calcul du coefficient de transmission ou reflexion en fonction de la longueur dd'onde

[Pierre Strock]

Je détaille...

C'est pour faire du contraste de phase sur un miroir de télescope. Cette technique permet de voir la rugosité de la surface entre 0,1 et 10-20 nm en hauteur et pour des défauts entre 0,3 et 10 mm de largeur.

Il me faut réaliser une lame de verre (genre lame de microscope) avec un dépôt de géométrie rectangulaire (~1 mm sur 10 mm). Je cherche un dépôt qui atténue entre 1/50 et 1/5000 et je souhaite faire différente atténuation pour mes essais. Et il faut que ce dépôt déphase de L/4 (plutôt un retard qu'une avance, quoi que...).

Il semble que cela marche avec un dépôt d'aluminium fait par évaporation sous vide. Un simple dépôt, pas de multi couche la-dedans.

J'ai accès à une machine qui évapore sous vide et on peut y contrôler la quantité évaporée et la distance cible. Donc par 4.pi.d^2 on a l'épaisseur.

J'ai déjà fait un premier truc à 100 nm et j'ai une transmission de l'ordre de 1/ 100000. Mais c'est pas une lame, c'est trop épais, ... bref c'est pas bon.

Je cherche à ne pas multiplier les essais qui sont longs et pas simple à organiser. Donc il faut comprendre pour pouvoir viser juste.

Et alors pour comprendre, j'imagine que la lumière arrive dans l'air, tape sur le dépôt aluminium et est réfléchie. Une petite partie traverse. Est-ce bien une onde évanescente qui se forme à la surface de l'aluminium et qui reforme une onde derrière le dépôt s'il est assez mince?

voilà...
Merci

[A voir en vidéo sur Futura]

[Pierre Strock]

Merci CHIP pour l'indication du livre.
De fait, (coincidence?) mon premier essais (un peu difficile à interpréter) me donne environ 9 nm pour 1/e...

[calculair]

J'ai déjà entendu parlé de ce type d'expérience de contraste de phase.

Je ne connais pas ton montage, mais si je comprend bien tu veux deposer sur ta lame une couche qui retarde la lumière de L/4.
Ce retard est il mesuré par rapport à quel rayon ?
Faut il tenir compte de la lame support ?

maintenant il faut retrouver les indices du verre et de l'aluminium et connaitre la longueur d'onde de travail.

Fait un schema du montage optique

cordialement

[invite1acbf888]

Bonjour,

Il s'agit là d'un problème d'optique interférentiel, et plus précisément de couches minces optiques. Pour comprendre ces phénomènes, tu peux te baser sur le livre d'un des grands pontes des couches minces, j'ai nommé Mc Leod. Son livre est assez complet et clair si tu as les bases d'interférométrie.

Quant à ta couche d'aluminium en particulier, il faut que tu connaise avec précision les indices (réel et imaginaire) de ta couche (qui attention sont proches mais différents de ceux du matériau massif), et qui dépendent de ton process de dépôt. C'est la partie imaginaire de ton indice qui va te donner l'attenuation.

Ensuite le calcul théorique de la transmission peut se faire soit avec des logiciels spécialisés, soit manuellement si tu n'as qu'une seule couche (le calcul est très lourd, mais avec une monocouche cela devrait encore être faisable)

J'espère avoir pu t'aider un peu

[Pierre Strock]

Bonjour,

Je vais travailler dans le visible donc en gros autour de 550 nm. Le contraste de phase fonctionne (suffisament pour ce que j'en ferai) sans être monochromatique.

Le lambda sur 4 est relatif au 550 nm. À l'approximation ci-dessus.

La lame support sera une lame de microscope. Je ne sais pas si c'est un verre sodo-calcique ou boro-silicate, mais comme tous les rayons traversent le verre sans incidence marquée, je néglige le support. Et manifestement ceux qui ont pratiqué dans le passé ne mentionnent rien là-dessus.

La couche sera unique: dépôt aluminium évaporé sous vide. Entre 10 et 100 nm peut-être.

Merci pour les idées de piste. Je comptais acheter le livre de Hecht (qui a l'avantage d'être en Français). Je vais regarder pour Loed.

Mais je suis un poil étonné tout de même: Il doit bien être assez courrant de faire des protections et autres filtres avec des dépôts minces alu, cuivre, et autres. Par exemple les Mylard aluminé... J'imaginais trouver un terrain un peu plus balisé...

Pierre