Celem niniejszej pracy było modelowanie, wytwarzanie oraz optymalizacja pokryć antyrefleksyjnych przeznaczonych do długofalowych kwantowych laserów kaskadowych emitujących promieniowanie z zakresu długości fal 4 – 6 µm. Korzystając z metody macierzy przejścia zaimplementowanej w programie Mathematica, wykonano szereg symulacji, w których rozważano różne warianty powłok antyrefleksyjnych wykonanych z takich materiałów jak tlenek glinu, tlenek itru, fluorek magnezu, tlenek krzemu oraz azotek krzemu. W modelu wykorzystano wartości współczynników załamania światła wyznaczonych na podstawie przeprowadzonych pomiarów elipsometrycznych w zakresie spektralnym 2 – 15 µm. Na podstawie wyników symulacji zaproponowano trzy rodzaje pokryć antyrefleksyjnych, tak aby umożliwiały one zmniejszenie wartości współczynnika odbicia od przedniego lustra kwantowego lasera kaskadowego z 30 % do ok. 10 %. Dwa z nich miały postać pojedynczej warstwy z tlenku glinu lub tlenku itru, natomiast trzecie było strukturą dwuwarstwową z tlenku krzemu i azotku krzemu.
Następnym etapem badań była optymalizacja procesów fizycznego osadzania wiązką elektronów oraz osadzania z fazy gazowej na podłożu ze wspomaganiem plazmowym, w celu otrzymywania warstw o pożądanej grubości, jednorodności i własnościach optycznych. Za pomocą Fourierowskich pomiarów spektroskopowych w zakresie spektralnym 3 – 10 µm pozytywnie zweryfikowano wartości otrzymanych współczynników odbicia warstw antyrefleksyjnych osadzonych na lustrze lasera, które okazały się być bliskie wartościom zakładanym. Chcąc zintegrować zaproponowane pokrycia antyrefleksyjne z gotowymi kwantowymi laserami kaskadowymi wykonano prace, mające na celu poprawę adhezji pokrycia do lustra lasera, w tym badania z wykorzystaniem plazmy tlenowej oraz amoniaku. Ostatnim etapem było wykonanie pomiarów charakterystyk prądowo – napięciowych oraz zależności mocy optycznej od natężenia prądu dla laserów przed i po pokryciu przednich luster warstwami antyrefleksyjnymi.
Uzyskane w ramach niniejszej pracy magisterskiej wyniki potwierdziły poprawne opracowanie i skuteczne wdrożenie trzech typów pokryć antyrefleksyjnych w długofalowych kwantowych laserów kaskadowych emitujących promieniowanie z zakresu długości fal 4 – 6 µm. Uzyskano obniżenie wartości współczynnika odbicia przedniego lustra lasera z 30 % do ~ 15 %, co w przyszłości powinno przełożyć się na znaczący wzrost mocy opracowywanych kwantowych laserów kaskadowych. Ponadto stwierdzono, że zaproponowane dwuwarstwowe pokrycie AR z tlenku krzemu oraz azotku krzemu, jest całkowicie kompatybilne z stosowanym przy produkcji lasera procesem technologicznym, ma znakomitą adhezję do podłoża i wytrzymałość naprężeniową. Zgodnie z naszą najlepsza wiedzą nie ma ono swojego odpowiednika w literaturze.