用于构造非金属全向多层反射镜的方法技术

本发明专利技术提供一种用于构造用于任何预定波长或波长范围的全向非金属反射镜的方法，其包括以下步骤：Ａ）定义包括不同非金属材料的至少两层的结构，基本矩阵关联于每层，基本矩阵包括层的物理参数和穿过所述层的光的参数；Ｂ）从对步骤Ａ）中定义的结构应用ｎ次的代换序列σ产生包括Ｎ层的另一结构，矩阵Ｓｊ关联于每层ｊ（ｊ从１到Ｎ），矩阵Ｓｊ包括所讨论的层的物理参数和穿过所述层的光的特征；Ｃ）基于Ｎ个矩阵Ｓｊ并使用由代换序列σ定义的分块递归技术，计算表示步骤Ｂ）中产生的结构的矩阵ＭＮ，然后对矩阵ＭＮ计算透射系数Ｔ；Ｄ）确定所产生的透射系数Ｔ是否使步骤Ｂ）中定义的结构能够有资格成为反射镜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于构造“全向”非金属反射镜的方法，也就是说，反射任何入射角的光的反射镜，其包括几层并可以通过计算机实现。本专利技术还涉及通过这种方法获得并包括几层的全向非金属反射镜。这样的反射镜也称为全向异质结构多层非金属反射镜。本专利技术在可采用全向非金属反射镜的所有情况中得到应用。例如并且非限制性地，本专利技术在波导、激光器中或者更一般地在光学领域中得到应用在波导领域中，尤其有益的是，有其壁最佳地反射入射光的波导，以便限制波导中的线损，并且这样做而无论到达波导的壁处的光的入射角如何。现有技术的描述和评估反射镜例如我们熟悉的以及从最早的古代已知和使用的反射镜是金属的，不管这是整个由金属制成的块，还是薄金属层固定到另一材料(玻璃)。但对于不可见但具有技术利益的某些光波长范围，它们吸收入射光的可见部分。试图制造介电反射镜以及此外对非金属薄层的堆栈的兴趣的发展特别避免这种困难。多层非金属反射镜包括两层或更多层，其可在它们的成分和/或它们的厚度上不同，并且在现有技术中通常形成按照周期性排列重复几次的基本结构。但是这样的反射镜也可由根据非周期代换序列重复的这些层的两个或更多个构成。我们谈到非周期异质结构。构成反射镜的这种异质结构具有表面，其上折射率实际上是恒定的，且折射率垂直于这个表面变化。异质结构可借助于单个代换序列获得，使得每层是单一材料的简单层。它可借助于仅仅一个代换序列获得，使得每层是本身具有结构的基本层的组合。最后，异质结构可借助几个代换序列获得，使得它由层的几个子集组成，每层使用代换序列获得。这样的代换序列的两个众所周知的实例是准周期的Fibonacci序列或者非准周期的Thue-Morse序列。在现有技术中，对于给定波长λ和给定入射角θ，在称为“横电”(TE)和“横磁”(TM)的两个基本模式中，已知如何确定这样的异质结构如何关于光工作。在TE模式中， 光的电场垂直于入射平面极化。在TM模式中，光的磁场垂直于入射平面极化。入射平面由入射光线界定并且垂直于多层的平面。任何入射辐射在这两种模式TE和TM的基础上被完整地描述。可在下列文件中找到有用的详细资料-Dl :F. Abeles, Annales de Physique vol. 5(1950)596-640 and 707—782， Recherche sur la propagation des ondes electromagnetiques sinusoidales dans Ies milieux stratifies. Application aux couches minces[关于分层介质中正弦电磁波的传播的研究。薄层的应用]，-D2 " Principles of Optics" ,Μ. Born,Ε. Wolf,7th edition 1999,Cambridge University Press,-D3 :Photonic Crystals, J. D. Joannopoulos, R.D.Meade, J. N. Winn, Princeton U. P. Publisher 1995.),-(D4) Optical waves in layered media, P. Yeh, John Wiley and sons, publisher.管理传播的麦克斯韦方程的合适解采用这种分层介质中的称为“转移矩阵”Mn的 2X2矩阵的形式，Mn涉及在多层的入口平面中和在出口平面中的光的特性，以及其本身是 N个基本转移矩阵Sj的乘积，每个h表征在构成异质结构的N层的每个的入口和出口平面中的光的特性。在记为a和b的两种不同类型的层的常见情况下，表征层j (j从1到N)的基本矩阵Sa、Sb具有如下形式权利要求1.一种用于一波长或任意但预定的波长范围的全向非金属反射镜的构造方法，该反射镜包括至少两层不同非金属材料，所述方法包括以下步骤A)定义一基本结构，该基本结构包括至少两层不同非金属材料，a和b，其中每层关联于基本矩阵，所述基本矩阵包含所述层的物理参数，特别是厚度da、db和折射率na、nb，以及穿过所述层的光的参数，特别是波长λ和入射角θ ；B)借助于此基本结构和被应用η次的选定代换σ，由下列项定义异质结构它的层数N，由ο的迭代确定的这些层的排列，以及在所述基本矩阵中涉及的每层的所述物理参数，以及在此异质结构中，每层j (j从1到N)关联于它的转移矩阵I，所述转移矩阵h包含所考虑的层的物理特征(厚度、折射率)以及穿过它的光的特征(波长、入射角、TE或TM 模式)；C)通过由σ定义的分块递归并根据它们的排列通过分块递归(或BBR)，使用计算机对所述参数(θ、λ、da、db、na和nb)的每个值计算所述基本矩阵的乘积，Mn — Sn Sn—i Sn_2......S2 S1以获得步骤B)中定义的所述异质结构的转移矩阵MN，借助于所述转移矩阵MN，通过下列公式来计算它的透射系数T 2.如权利要求1所述的构造方法，特征在于，在步骤Α)期间定义包括非金属材料的k 层…(1 ^ j ^ k)的结构，所述k层…在成分和/或厚度上能够不同。3.如前述权利要求的一项所述的构造方法，特征在于，步骤B)的所述异质结构借助于单个代换序列获得，每个非金属材料层是由单一材料制成的简单层。4.如前述权利要求的一项所述的构造方法，特征在于，步骤B)的所述异质结构借助于应用于层的集合的单个代换序列获得，其中，每层本身是简单层的组合，每层由单一材料制成。5.如前述权利要求的一项所述的构造方法，特征在于，步骤B)的所述异质结构借助于几个代换序列获得，使得所述结构由简单层的几个子集形成，每层由单一材料制成，每个子集使用一代换序列获得。6.如前述权利要求的一项所述的构造方法，特征在于，所构造的反射镜对任何入射角 θ的光进行反射，也就是说，对位于θ工=0°和θ 2 = 90°之间的θ。7.一种由非金属层组成的反射镜，所述非金属层包括层的至少一个子集，所述层的布置通过代换的合成获得。8.一种由非金属层组成的反射镜，所述非金属层包括借助于几个代换序列获得的结构，使得所述结构由简单层的几个子集形成，每个子集使用一代换序列获得。9.如权利要求8所述的反射镜，特征在于，所述子集使用另一代换序列来组合。10.如权利要求7到9的任一项所述的反射镜，特征在于，它通过如权利要求1到6的一项所述的方法获得。全文摘要本专利技术提供一种用于构造用于任何预定波长或波长范围的全向非金属反射镜的方法，其包括以下步骤A)定义包括不同非金属材料的至少两层的结构，基本矩阵关联于每层，基本矩阵包括层的物理参数和穿过所述层的光的参数；B)从对步骤A)中定义的结构应用n次的代换序列σ产生包括N层的另一结构，矩阵Sj关联于每层j(j从1到N)，矩阵Sj包括所讨论的层的物理参数和穿过所述层的光的特征；C)基于N个矩阵Sj并使用由代换序列σ定义的分块递归技术，计算表示步骤B)中产生的结构的矩阵MN，然后对矩阵MN计算透射系数T；D)确定所产生的透射系数T是否使步骤B)中定义的结构能够有资格成为反射镜。文档编号G02B27/00GK102308244SQ200980156222 公开日2012年1月4日 申请日期2009本文档来自技高网...

【技术保护点】
θ２之间的至少一个入射角θ，所述透射系数Ｔ高于所述阈值Ｔｔｈｒｅｓｈ，则所述结构没有获得反射镜，并且然后根据Ｂ）定义另一异质结构，以及重复步骤Ｃ）和Ｄ）直到获得反射镜，否则根据Ａ）定义另一基本结构，以及此后重复步骤Ｂ）、Ｃ）和Ｄ）。中，θ１和θ２本身在０°和９０°之间），所述透射系数Ｔ低于所述阈值Ｔｔｈｒｅｓｈ，则所述结构是对具有位于θ１和θ２之间的入射角θ的光的全向反射镜；－对于所述ＴＥ模式或者对于所述ＴＭ模式，在所述波长处或在所考虑的波长范围中，如果对于位于θ１到的迹而ａＴｒＭＮ是它的逆迹，Ｄ）将所获得的所述透射系数Ｔ与根据所述反射镜的预想的用途而选择的阈值Ｔｔｈｒｅｓｈ相比较，以及：－对于所述ＴＥ模式和所述ＴＭ模式，在所考虑的波长处（或波长范围的各处），如果对于位于θ１和θ２之间的任何入射角θ（其（／ｍｉ）?（ｍｉ）Ｎ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｐ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｆｒａｃ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍａｔｈ）其中，ＴｒＭＮ是所述矩阵ＭＮｍｉ）ＴｒＭ（／ｍｉ）?（ｍｉ）Ｎ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｐ）?（ｍｏ）＋（／ｍｏ）?（ｍｓｕｐ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ａＴｒＭ公式来计算它的透射系数Ｔ：（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）Ｔ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｆｒａｃ）?（ｍｎ）４（／ｍｎ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｓｕｐ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（块递归（或ＢＢＲ），使用计算机对所述参数（θ、λ、ｄａ、ｄｂ、ｎａ和ｎｂ）的每个值计算所述基本矩阵的乘积，ＭＮ＝ＳＮ　ＳＮ－１　ＳＮ－２．．．．．．Ｓ２　Ｓ１以获得步骤Ｂ）中定义的所述异质结构的转移矩阵ＭＮ，借助于所述转移矩阵ＭＮ，通过下列层的所述物理参数，以及在此异质结构中，每层ｊ（ｊ从１到Ｎ）关联于它的转移矩阵Ｓｊ，所述转移矩阵Ｓｊ包含所考虑的层的物理特征（厚度、折射率）以及穿过它的光的特征（波长、入射角、ＴＥ或ＴＭ模式）；Ｃ）通过由σ定义的分块递归并根据它们的排列通过分的物理参数，特别是厚度ｄａ、ｄｂ和折射率ｎａ、ｎｂ，以及穿过所述层的光的参数，特别是波长λ和入射角θ；Ｂ）借助于此基本结构和被应用ｎ次的选定代换σ，由下列项定义异质结构：它的层数Ｎ，由σ的迭代确定的这些层的排列，以及在所述基本矩阵中涉及的每１．一种用于一波长或任意但预定的波长范围的全向非金属反射镜的构造方法，该反射镜包括至少两层不同非金属材料，所述方法包括以下步骤：Ａ）定义一基本结构，该基本结构包括至少两层不同非金属材料，ａ和ｂ，其中每层关联于基本矩阵，所述基本矩阵包含所述层...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗朗索瓦丝·阿克塞尔，
申请(专利权)人：弗朗索瓦丝·阿克塞尔，
类型：发明
国别省市：FR