Анотація до роботи:

Міца О.В. Математичне моделювання шаруватих оптичних покриттів та оптимізація їх структури. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 01.05.02 – математичне моделювання та обчислювальні методи. – Тернопільський державний технічний університет імені Івана Пулюя. Тернопіль, 2004.

Розроблено математичну модель частково неоднорідної плівки. Досліджено вплив часткової неоднорідності на спектральні характеристики одиничних четвертьхвильового і напівхвильового шарів, відрізаючих, вузькосмугових та широкосмугових фільтрів.

Розроблено математичну модель неоднорідної плівки із різними закономірностями розподілу показника заломлення. Досліджено оптимальні профілі неоднорідної плівки при здійсненні просвітлення низькозаломлюючої і високозаломлюючої підкладинок в різних спектральних діапазонах. Наведено порівняльну характеристику просвітлення підкладинок неоднорідним шаром і одно-, дво-, три- та чотиришаровими структурами.

Визначено найбільш ефективні методи для розв’язання наведених обернених задач синтезу оптичних шаруватих структур, вибираючи за критерій надійність та швидкодію. За допомогою методу Монте-Карло досліджено їх стійкість.

Для розрахунку спектральних характеристик і оптимізації запропонованих моделей було розроблено відповідне програмне забезпечення.

В дисертаційній роботі розв’язана актуальна науково-технічна проблема: синтез шаруватих середовищ з частково-неоднорідними або неоднорідними плівками. Розроблено програмне забезпечення для моделювання і оптимізації спектральних характеристик таких структур. Результати доведено до практичної реалізації і впроваджено. При цьому одержано такі результати:

1. Розроблено математичну модель профілю показника заломлення по товщині частково неоднорідної плівки, яка на відміну від існуючої шарувато-неоднорідної моделі відображає можливі варіанти ходу показника заломлення за даними профілечутливих методів вивчення складу в приповерхневій і перехідній областей плівок, допускає проведення розрахунків спектральних характеристик інтерференційних фільтрів при зміні виду розподілу і розмірів приповерхневої та перехідної областей.

2. Обґрунтовано математичну модель профілю показника заломлення повністю неоднорідних плівок і проведено порівняльний аналіз просвітлення низькозаломлюючої (n_s=1.51) і високозаломлюючої (n_s=4.0) підкладинок однорідними і неоднорідною плівками. Вперше встановлено, що при просвітленні високозаломлюючої підкладинки, квадратичний розподіл показника заломлення неоднорідної плівки набагато ефективніший, ніж лінійний, логарифмічний чи експоненціальний розподіли. Також встановлено, що одношарова однорідна структура краще просвітлює низькозаломлюючі підкладинки, ніж неоднорідна плівка з будь-яким типом розподілу показника заломлення.

3. Запропоновано постановку оптимізаційної задачі визначення впливу ширини спектрального інтервалу на ефективність просвітлення однорідними і неоднорідними плівками високозаломлюючої підкладинки. Вперше виявлено, що із збільшенням заданого для просвітлення спектрального інтервалу можливості просвітлення високозаломлюючої підкладинки однорідними структурами зменшуються швидше, ніж неоднорідними. Починаючи із l₂/l₁>2.6, неоднорідна плівка з квадратичним розподілом показника заломлення просвітлює краще, ніж двошарові однорідні структури, а починаючи із l₂/l₁>4.1 – краще, ніж тришарові однорідні структури.

4. Проведено порівняльний аналіз ефективості методів розв’язання обернених задач синтезу шаруватих середовищ. Встановлено, що при просвітленні низькозаломлюючої підкладинки однорідними по товщині плівками ефективними для дослідження одношарової структури виявились методи конфігурацій (Хука-Дживса), Девідона-Флетчера-Пауелла та Фіакко–Мак-Кормика, двошарової структури – Розенброка, тришарової структури – Розенброка, чотиришарової структури – поєднання одного із методів найскорішого спуску чи змінної метрики з методом конфігурацій (Хука-Дживса).

При розв’язанні задачі просвітлення високозаломлюючих підкладинок оптимальними покриттями виявилось, що для одно-, двошарових однорідних по товщині покриттів та неоднорідної плівки з квадратичних розподілом показника заломлення найефективніше використовувати метод конфігурацій (Хука-Дживса). При визначенні оптимальних значень тришарових однорідних структур ефективнішими за інших виявились методи конфігурацій (Хука-Дживса), Розенброка та найскорішого спуску. При дослідженні чотиришарових однорідних структур, найбільш ефективними є методи Розенброка та найскорішого спуску.

5. Ґрунтуючись на методі Монте-Карло досліджено чутливість спектральних характеристик до відхилень параметрів шарів в процесі напилення інтерференційних фільтрів.

6. На основі розроблених математичних моделей і методів запропоновано покращити характеристики існуючих широкосмугових інтерференційних фільтрів.

Публікації автора:

1. Міца О.В. Аналіз ефективності методів багатовимірної оптимізації при дослідженні однорідних та неоднорідних структур // Штучний інтелект. – Донецьк. – 2002. – Вип. 4. – С. 42–48.

2. Мица А.В., Первак Ю.А., Фекешгази И.В. Оптимизация спектральных характеристик неоднородных пленок с линейным распределением показателя преломления // Управляющие системы и машины. – Киев. – 2003. – C. 26–29.

3. Міца О.В., Головач Й.Г. Синтез одно-, дво- та тришарових структур та аналіз ефективності методів багатовимірного пошуку // Радіоелектроніка та інформатика. – Харків. – 2003. – Вип. 1. – С. 105–109.

4. Міца О.В., Головач Й.Г. Математичне моделювання спектральних характеристик короткоперіодних структур з частково неоднорідними плівками // Інформаційні технології та системи. – № 1-2. – Т. 6. – Львів. – 2003. – С. 152–159.

5. Міца О.В., Стецюк П.І. Задача знаходження оптимальних параметрів однорідного оптичного покриття // Теорія оптимальних рішень. – № 2. – Київ, 2003. – С. 127–134.

6. Міца О.В. Синтез чотиришарових структур та аналіз ефективності методів багатовимірного пошуку // Наук. вісник Чернівецького ун-ту. – Сер. матем. – 2002. – Вип. 150. – C. 63–68.

7. Міца О.В. Математичне моделювання характеристик широкосмугових фільтрів з частково неоднорідним вискозаломлюючим шаром // Наук. вісник Ужгород. ун-ту. Сер. матем. і інф. – 2002. – Вип. 7. – С. 76–81.

8. Golovach J., Mitsa A. Modelling spectral characteristics of structures with the layers based on dissociative materials // Book of Abstract 40^th Hungarian conference on Spectrochemisty. Debrecen. Hungary. 1997. – P. M25.

9. Sikora S., Golovach J., Vashchuk F., Mitsa A. Brightness contrast and optical control of pressure-tightness for flat electroluminescent panels // 23rd European congress on molecular spectroscopy. Balatonfured. Hungary. Book of Abstracts. 1997. – P. 411.

10. Holovacs J., Mitsa A., Mitsa V. Computer modelling of characteristics of structures with short periods //Proc. 4^th International Conference on Applied Informatics. Eger-Noszvaj. Hungary. 1999. – P.51-57 .

11. Mitsa A., Pervak Yu., Gerasimov V. Modelling and diagnostics of characteristics of interference filter with layered-inhomogeneous high refractive index // Optical Diagnostics of Materials and Devices for Opto-, Micro- and Quantum Electronics (SPIE IV International Conference). Kyiv. Ukraine. 1999. – P. 75.

12. Pervak Y., Mitsa A., Holovach J., Fekeshgazi I. Influence of transition film-substrate layers on optical properties of multilayer structure // Proceedings of SPIE (The International Society for Optical Engineering). – Vinnytsia, 2000. – Vol.4425. – P.321-325.

13. Міца О.В., Головач Й.Г., Первак Ю.О. Матричний метод дослідження впливу неоднорідностей компонент короткоперіодних структур на їх характеристики // Наук. вісник Ужгород. ун-ту. Сер. матем. і інф. – 2000. – Вип. 5. – ст. 75-80.

14. Міца О.В. Оптимізація характеристик оптичних покрить на основі неоднорідних плівок з різним типом розподілу показника заломлення // Наук. вісник Ужгород. ун-ту. Сер. матем. і інф. – 2001. – Вип. 6. – ст. 95-99.

15. Мица А.В., Первак Ю.А., Фекешгази И.В. Расчет и оптимизация оптических свойств неоднородных пленок на подложках Ge с квадратическим распределением показателя преломления // Харьковская научная ассамблея (14-й международный симпозиум “Тонкие пленки в оптике и электронике”). – Харьков: Контраст, – 2002. – ст. 62-65.

16. Pervak Y.O., Fekeshgazi I.V., Mitsa A.V. Optimization of the structure of an nonuniform film with linear distribution of the refractive index for the anti-reflective coatings of high reflective materials // Proceedings of SPIE (The International Society for Optical Engineering). – Vinnytsia, 2002. – P.71.

17. Головач Й.Г., Міца О.В. Дослідження стійкості спектральних характеристик за допомогою методу Монте-Карло на прикладі четвертьхвильового шару // Міжнародна школа-семінар “Теорія прийняття рішень”. – Ужгород, 2002. – С. 28.

18. Fekeshgazi I.V., Vlasenko Yu.V., Ivan S.Ya., Mitsa A.V., Trukhan V.M., Sheleg A.U. Applied aspects the nonlinear gyrotrophy of CdP₂ crystals // Fourth International Young Scientists Conference “Problems of Optics & High Technology Material Science SPO 2003”. – Kyiv, 2003. – P. 146.