Зеркало

Полезная модель относится к области оптического приборостроения и может быть использована в области лазерной техники и оптоэлектроники.
Известно зеркало, включающее подложку, выполненную из композиционного материала, содержащего алмаз, карбид кремния и кремний, на лицевой поверхности которой имеется разделительный слой из материала, содержащего карбид кремния и кремний, и отражающий слой [Патент РФ № 2403595, кл. G02B5/08, опубл. 10.11.2010], который авторы выбрали за ближайший аналог. Высокая жесткость подложки зеркала обеспечивает зеркалу, описанному в известном техническом решении, устойчивость его формы при эксплуатации, а высокая теплопроводность материала подложки позволяет значительно уменьшить влияние температуры на искажение формы оптической поверхности.
Недостатком известного технического решения является особенность оборотной поверхности подложки зеркала, т.е. поверхности, противоположной лицевой поверхности зеркала, имеющей отражающий слой. Изготовление подложки зеркала методом реакционного спекания при высоких температурах, как это описано в ближайшем аналоге, приводит, как правило, к «поводкам» подложки и не обеспечивает высокую плоскостность поверхностей подложки. Формирование на лицевой поверхности подложки разделительного слоя толщиной около 1 мм (стр.5 описания ближайшего аналога) и его дальнейшая шлифовка обеспечивают получение необходимого профиля лицевой поверхности зеркала. Но для некоторых применений важным является также плоскостность оборотной поверхности зеркала. Это обеспечивает более надежное закрепление зеркала в корпусе оптического прибора. Однако материал подложки зеркала, состоящий из алмаза, карбида кремния и кремния, является сверхтвердым из-за большого содержания алмаза в нем, что делает крайне затруднительным (и даже невозможным) придание малых отклонений от плоскостности оборотной поверхности зеркала механической обработкой даже алмазным инструментом.
Задачей полезной модели является зеркало, обеспечивающее повышение надежности фиксации зеркала в корпусе оптического прибора за счет малого отклонения от плоскостности оборотной стороны зеркала.
Технический результат достигается за счёт того, что зеркало, включающее подложку, выполненную из композиционного материала, содержащего алмаз, карбид кремния и  кремний, на лицевой поверхности которой расположены разделительный слой из материала, содержащего карбид кремния и кремний, и отражающий слой на поверхности разделительного слоя, имеет на оборотной поверхности подложки опорный слой толщиной 0,3-4 мм, с плоскостностью поверхности не более 0,1 мм, содержащий карбид кремния 10-35 об.% и кремний 65-90 об.%.
Толщина опорного слоя менее 0,3 мм не обеспечивает надежное формирование плоской оборотной стороны зеркала из-за имеющихся «поводок» формы подложки зеркала при реакционном спекании. Толщина опорного слоя более 4 мм, как показывают проведенные эксперименты, является излишней.
Отклонение плоскостности опорного слоя более 0,1 мм не обеспечивает плотное прилегание зеркала к корпусу оптического прибора.
Содержание в опорном слое карбида кремния менее 10 об.% технологически трудно реализуемо, как и в случае разделительного слоя (стр. 4 описания ближайшего аналога). Содержание карбида кремния в опорном слое более 35 об.% нецелесообразно, т.к. затрудняет изготовление зеркала из-за большой трудоемкости обработки (шлифования) опорного слоя из-за высокой твердости карбида кремния.
Предпочтительно для некоторых применений, чтобы опорный слой имел шероховатость поверхности Rа не более 0,1 мкм, что обеспечивает лучшее примыкание оборотной стороны зеркала к поверхности корпуса оптического прибора.
Предлагаемое техническое решение поясняется следующей фигурой.
Фиг.1 - Поперечный разрез зеркала
На фиг.1 показаны
поз.1 - отражающий слой;
поз. 2 - разделительный слой;
поз. 3 - подложка;
поз. 4 - опорный слой.
Как следует из приведенной фигуры, основу конструкции предлагаемого зеркала составляет подложка (поз. 3) из композиционного материала, содержащего алмаз, карбид кремния и кремний, например, в соотношениях (об.%): алмаз 50-75, карбид кремния 20-45, кремний 3-20. На лицевой поверхности подложки сформирован разделительный слой (поз.2) из материала, содержащего карбид кремния и кремний, например, в соотношениях (об.%): карбид кремния 10-35, кремний 65-90. Разделительный слой сформирован при изготовлении зеркала путем пропитки жидким кремнием пористой углеволокнистой заготовки, помещенной на поверхность подложки. На оборотной стороне подложки сформирован опорный слой (поз. 4) из материала содержащего карбид кремния и кремний, в соотношениях (об.%): карбид кремния 10-35, кремний 65-90. Формирование опорного слоя осуществлено аналогично разделительному слою. Опорный слой обработан до обеспечения плоскостности не более 0,1 мм. На поверхности разделительного слоя, после придания этому слою необходимой формы оптической поверхности зеркала, сформирован отражающий слой (поз. 1), например, алюминия или серебра.
В случае конструкции зеркала с полостями структуры облегчения подложки зеркала, выходящими на оборотную сторону зеркала, целесообразно, чтобы опорный слой был сформирован только на плоской поверхности оборотной стороны подложки и не затрагивал полости структуры облегчения.
Конструкция зеркала в предлагаемом техническом решении сохраняет все преимущества ближайшего аналога. Подложка зеркала из композиционного материала, содержащего алмаз, карбид кремния и кремний, обладает высокой жесткостью и теплопроводностью, что обеспечивает устойчивость формы оптической поверхности зеркала при силовых и термических воздействиях. Входящий в состав разделительного и опорного слоев кремний обеспечивает высокую адгезию слоев к подложке за счет взаимного проникновения кремниевого каркаса между каждым из слоев и подложкой.
Введенный в конструкцию зеркала опорный слой, имеющий отклонение от плоскостности не более 0,1 мм, позволяет обеспечить надежное закрепление зеркала в корпусе оптического прибора за счет плотного прилегания оборотной стороны зеркала к несущей поверхности корпуса.
Таким образом, реализация предлагаемого технического решения позволяет создать зеркало, обеспечивающее его надежную фиксацию в корпусе оптического прибора за счет малого отклонения от плоскостности оборотной стороны зеркала, и, как следствие, повысить надежность работы оптического прибора.