Интерференционный фильтр

248112 А 1 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 2 В 5/ 5) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССРОйИСАНИЕ ИЗОЬРЕт 192 ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ 1(71), Харьковский государственный университет им. А.М; Горького и Арендно-государ-: ствейная фирма "Спектр" при Ильичевском заводе "Квант"(56) Авторское свидетельство СССР М 384090, кл, 6 02 В 5/28, 1971.Шкляревский И,Н., Зартов Г.А. ИНтерференционные фильтры с улучшенными характеристиками в наклонных лучах. - Оптика и спектроскопия, 1975, т, 38, с, 385 - 388,Изобретение отйосится к оптическому приборостроению, в частности к интерфереещионным тонкослойным оптическим по- крытиям и может найти применение в. различных устройствах, фильтрующих спектр излучения.Известен интерференционный фильтр, содержащий два четвертьволновых при нормальном падении света зеркала, состоящих из чередующихся слоев двух диэлектриков с высоким пв и низким пн показателями преломления, разделенных полуволновым при нормальном падении света центральным слоем из вещества с показателем преломления пх, причем пн с пх с 05(п. + пн).Недостатком известного фильтра явля-ется то, что расщепление полосы пропускания при наклонном падении света отсутствует только при одном значении по(54) ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОЙ ФИЛЬТР (57) Использование: интерференционные тонкослойные оптические покрытия, Сущность изобретения; фильтр содержит чередующиеся слои двух диэлектриков с высоким и низким показателями преломления, образующих два зеркала, разделенных центральным зазором, Зеркала включают четвертьволновые слои, оптическая толщина центрального зазора полуволновая для дЛины Волны Ь, определяемой по формуле, а оптические толщины прилегающих к центральному зазору двух слоев каждого зеркала Сделаны в нечетное число раз больше изготовленных из тех же веществ остальных слоев зеркал, 1 з. и, ф-лы, 2 ил,: фказателя преломления пох центральногослоя, к точности достижения которого а предъявляатся высокиетребования. Откло- с 1 нения показателей преломления отрасчет- Д ных приводят к расщеплению полосы; р пропускания фильтра при наклонном падении света. Вещество с требуемым показате- лем преломления пох невсегда может быть выбрано из ограниченного ряда известных / Ю пленкообразующих веществ, а увеличение числа используемых веществ усложняет изготовление фильтров,авеЪНаиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является фильтр, содержащий чередующиеся слои двух диэлектриков с высоким и низким показателями преломления, образующих два зеркала, разделенных центральным слоем, причем оптические толщи(4) 0 - х -4 яггде свещестЛисв слоя.ПОЛОСЫ различим остей ии света, отсутстся одноризации юда ется ета, для ОтСутСт- котором всех слоц волны вета эти сщеплеНа фиг. 2 авнения ь в виде ны слоев зеркал четвертьволновые, а центрального слоя - полуволновая для длиныволны У где е - показатель преломления слоя; Л 0 рспектральное положение полосы пропускания фильтра при падении на него излучения под углом уь из воздуха.Такой фильтр содержит четвертьволновые слои зеркал, а центральный слой - полуволновой "по ходу луча" для заданного угла падения света и имеет нерасщепленную полосу пропускания при нормальном падений света и при падении света под углом уъ, а в15 диапазоне углов падения от 0 до ф 0 имеет меньшее, чем у классического фильтра расщепление полосы пропускания.Однако известный фильтр имеет ограниченное применение, поскольку при Ъ= .20 450 расщепление его полосы пропускания достигает значений 1,5 нм, что приводит к уширению полосы пропускания и падению пропускания в максимуме для узкополосных фильтров с полушириной менее 5 нм.Целью изобретения является уменьшение расщепления полосы пропускания узкополосных интерференционных фильтров при наклонном падении света30На фиг, 1 схематически показана конструкция фильтра; на фиг. 2 - графическое решение интерференционного уравнения, поясняюсцее принцип работы фильтра; на фиг, 3 - расчетные угловые зависймости расщепления полос пропускания интерференционных фильтров.Интерференционнцй фильтр (фиг. 1) содержит чередующиеся слои двух диэлектриков В с высоким п и Н с низким п показателями преломления, образующих два зеркала 1, разделенных центральным слоем 2, причем зеркала включают четвер тьволновце слои для длин волн, определяемых выражением (1), слои 3 и по два 4 прилегающих к центральному слою слоя 4 с оптической толщиной в нечетное число раз больше остальных слоев зеркала, Конструкция фильтра может быть представлена в ви-. де И(ВН)цврН 2 В с 1 нов И(НВ), (2)50 или в видей(ВН)В сНоВ 2 Н сВс 1 Н ВМ(НВ), (3) где М + 1 - число пар слоев в зеркале;с 1 - целое нечетное число, а оптические толщины обозначенных через В и Н слоев равны соответственно н фоПринцип работы фильтра можно пояснить следующим образом, Положение полосы пропускания при нормальном (и ее з- и р-составляющих при наклонном) падении света определяется интерференционным уравнением-2 др =2 л,косинус угла преломленияве центрального слоя;длина волны,дз,р - сдвиг фазы при отражениот зеркал со стороны центральногоКак видно из (5), расщеплениепропускания фильтра обусловленоем хода спектральных зависидБ (Л) и др (Л) при наклонном паденРасщепление полосы пропусканиявует, если равенство (5) выполняетвременно для з- и р-компонент поляпадающего света. Это условие соблв случае нормального падения свкоторого различие 3- и р-компонентвует и для угла падения ср 0, приэффективные оптические толщиныев фильтра кратны четверти длинЯцр, Для остальных углов падения сусловия нарушаются и возникает рание полосы пропускания фильтра,приведено графическое решение ур(5), для чего его удобно представитк(т -- 1) =Ь,рССо Лгде и =, со - косинус угла преломления в веществе центрального слоя при падении света под углом Ъ из воздуха; Ь,р - отличия истинного сдвига фазы др от к к Прямая 1 (см, фиг, 2) - левая часть (6) при угле падения света 30 и р, - 450, кривые 2 и 3 соответственно зависимости Ь (р) и Ьр (р) для зеркал известного фильтра, а 4 и 5 соответственно аналогичные зависимости для зеркал предлагаемого фильтра,Как видно иэ приведенных данных, точки пересечения зависимостей Ьеи Ьр (р) с прямой 1 для предлагаемого фильтра находятся значительно ближе друг к другу, чем для известного, что и Обусловливает меньшее расщепление полосы пропускания,В качестве примера конкретного исполнения рассмотрим узкополосные фильтры, состоящие из веществ с различным соотношением показателей преломления слоев. На фиг. 3 приведены расчетные угловые эависимости расщепления Ью = из - юр (Ъ, уев положение максимумов з- и р-составляющих полосы пропускания) при Ъ = 45, Для известного фильтра (конструкция (3) при пв = 2,2; пн = 1,32; о - 1; кривая 1) в диапазоне углов падения от 0 доЪ имеет место значительное расщепление. Если, в соответствии с изобретением, сделать р = 3, то расщепление полосы пропускания уменьшается на порядок (кривая 2). Аналогичное соотношение расщеплений полосы пропускания для известного и предлагаемого фильтров имеет место и при других показателях преломления. При уменьшении отношения показателей преломления (кривая 3, пе = 2,0, пн 1,46, о = 3) расщепление также уменьшается, а при увеличении(кривая 4, й -2,7; пн=1,32; о "3) растет, но в последнем случае расщепление полосы . пропускания Можно уменьшить, увеличивая ц (кривая 5, о = 5), Аналогичные зависимости, но с обратным знаком Ьэ имеют место и для фильтров с центральным слоем из вещества с низким показателем преломления (3),Формула изобретения 1, Интерференционный фильтр,содержащий чередующиеся слои двух диэлектриков с высоким и низким показателями преломления, образующих два зеркала, разделенных центральным слоем, причем зеркала включают четвертьволновые слои; а 5 оптическая толщина центрального слоя полуволновая для длины волны А =Моф и - зи фьгде п - показатель преломления слоя; Й О спектральное положение полосы пропускания фильтра при падении на него излучения под углом уЪ из воздуха, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью уменьшения расщепления полосы пропускания при наклонном па дении света, оптические толщины прилегающих к центральному слою двух слоев каждого зеркала имеют- оптическую толщину в нечетное число раз больше выполненных из тех же веществ остальных слоев зеркал.2. Фильтр пои. 1, от лича ющий с я тем, что прилегающие к центральному слою два слоя каждого зеркала имеют оптическую толщину в три раза больше, чем выпол ненные из тех же материалов остальныеслои зеркал.