CH458780A - Optical interference filter - Google Patents

Optical interference filter

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Publication number
CH458780A
CH458780A CH509265A CH509265A CH458780A CH 458780 A CH458780 A CH 458780A CH 509265 A CH509265 A CH 509265A CH 509265 A CH509265 A CH 509265A CH 458780 A CH458780 A CH 458780A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
sep
layer
refractive index
alternating
optical
Prior art date
Application number
CH509265A
Other languages
German (de)
Inventor
Guenther Hans
Original Assignee
Agfa Ag
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/20Filters
    • G02B5/28Interference filters
    • G02B5/285Interference filters comprising deposited thin solid films

Description

  

      Optisches        Interferenflter       Es ist     ein.    optisches     Interferenzfilter    bestehend aus  zwei     Wechselschichtsystemen,    deren Schichten     abwech-          selnd    einen hohen und einen niedrigen Brechungsindex  haben, bekannt.  



       Interferenzfilter    dieser Art aus praktisch absorp  tionsfreien     Interferenzschichten    sollen einen breiten       Spektralbereich    möglichst voll reflektieren und einen  anschliessenden Bereich durchlassen. Die grösste prak  tische Bedeutung haben sie bei der Abtrennung der  schädlichen     Wärmestrahlung    aus dem Lichtstrom eines  thermischen Strahlers, z. B. einer Projektionslampe. Die  Temperatur     eines    solchen Strahlers liegt bei ca.

    3000   K, sein Strahlungsmaximum bei ca.     0,9,u.    An  der roten Grenze des sichtbaren Lichtes beträgt die  Strahlung noch ca. 80     ()/a    des Maximums, an der blauen  Grenze nur noch ca. 10     %.    Im langwelligen Bereich  geht die Strahlungsleistung bei ca.     1,4,u    auf 50      /o,    bei       ca.        3,0        ,cc        auf        ca.        10        %        zurück.     



  Zur Abtrennung der schädlichen Wärmestrahlung  vom sichtbaren Licht sind     Kaltlichtspiegel    und Wärme  reflexionsspiegel     bekannt.     



       Kaltlichtspiegel    sollen das sichtbare Licht zwischen  ca.<I>0,4</I>     ,cc    und ca. 0,7     ,u    möglichst voll reflektieren und  das anschliessende     Ultrarot    möglichst voll, d. h. ohne  Reflexion, durchlassen. Umgekehrt sollen Wärmespiegel  das sichtbare Licht möglichst voll durchlassen und das  anschliessende Ultrarot, besonders im Gebiet maximaler  Wärmeausstrahlung zwischen ca. 0,75 und<I>1,4</I>     ,fc    mög  lichst stark reflektieren.  



  Es werden zunächst     Interferenzfilter    betrachtet, bei  denen Strahlung kürzerer Wellenlänge als die der Kante  reflektiert, Strahlung längerer Wellenlänge dagegen  durchgelassen wird, z. B.     Kaltlichtspiegel.    Bei den bis  her hierfür .bekanntgewordenen Systemen ist zwar die  Forderung der fast vollständigen Reflexion des     sicht-          baren    Wellenlängenbereichs im allgemeinen befriedi  gend     erfüllt,    die     Durchlässigkeit    im anschliessenden  Ultrarot dagegen, die ja ebenso funktionswichtig ist,  durch Nebenmaxima der Reflexion behindert.

   Eine  möglichst weitgehende     Unterdrückung    dieser Neben-         maxima    im gesamten     Ultrarotbereich    bei hoher Re  flexion des sichtbaren Lichtes ist ein von der vorliegen  den Erfindung angestrebtes Ziel.  



  Bei den bisher bekanntgeworden Systemen für  Wärmespiegel, das sind     Interferenzfilter,    bei denen die  Strahlung     reflektiert    wird, deren Wellenlänge grösser  als die der     Kante    ist, dagegen die Strahlung kürzerer  Wellenlänge durchgelassen wird, ist bisher weder die  Durchlässigkeit des sichtbaren Lichtes noch die Re  flexion des anschliessenden     Ultrarots    befriedigend. Es  sind zwar bereits Systeme     vorgeschlagen    worden,     die    die  an Wärmespiegel zu stellenden Forderungen erfüllen  würden. Ihr Aufbau ist aber so kompliziert und es sind  dafür so viele Schichten erforderlich, dass ihre Verwirk  lichung aus Kostengründen nicht möglich ist.

   Ein wei  teres von der vorliegenden Erfindung angestrebtes Ziel  ist daher, ein einfach aufgebautes und leicht realisier  bares System zu schaffen, das für das sichtbare Licht  zwischen ca. 0,4 und     0,7,u    ein übliches Trägerglas mit       ng.    1,52 entspiegelt und das anschliessende Ultrarot  zwischen ca. 0,75 und ca.     1,4,u,    in dem der überwie  gende Anteil der Wärmestrahlung einer     Wolframlampe     liegt, praktisch vollständig reflektiert.  



  Um eine genügende Breite des reflektierten Bandes  und eine steile Kante zwischen Reflexions- und     Durch-          lassgebiet    zu erhalten, kann der Spiegel in bekannter  Weise aus zwei Systemen von Wechselschichten auf  gebaut sein, das sind Systeme aus Einzelschichten mit       abwechselnd    hohem Brechungsindex     nH    und niedrigem  Brechungsindex     n,;,    wobei innerhalb jedes Einzel  systems die optischen Dicken der Einzelschichten unter  einander     gleich    und auf eine bestimmte Bezugswellen  länge bezogen sind. Die Bezugswellenlänge des einen  Systems ist jedoch um ca. 30 bis 50 % grösser als die  Bezugswellenlänge des anderen Systems.

   Diese beiden       Wechselschichtsysteme    sind so aneinander     anzu-          schliessen,    dass der Wechsel der Brechwerte erhalten  bleibt. Zwischen den beiden Systemen kann eine über  gangsschicht vorteilhaft sein, deren optische Dicke zwi  schen den Dicken der Schichten der     Einzelsysteme        liegt.         Ob diese Übergangsschicht den hohen Brechungsindex  n$ oder den niederen Brechungsindex     nN    hat, ist un  wesentlich.

   Im allgemeinen wird man, um einen etwa       symmetrischen    Verlauf der Reflexionskurve zu erhalten  und damit eine möglichst neutrale Reflexion, die Zahl  der Einzelschichten in jedem der beiden Systeme etwa  gleich     wählen.    Wieviel Einzelschichten erforderlich sind,  hängt bekanntlich von der geforderten     Reflexion    und  von dem     Brechzahlunterschied    der Wechselschichten  ab.  



       Erfindungsgemäss    ist nun das     Interferenzfilter    der       eingangs        erwähnten    Gattung dadurch     gekennzeichnet,     dass der hohe Brechungsindex     nH    = 2,3 und der nied  rige Brechungsindex     nN    = 1,45 beträgt, dass zwischen  dem ersten     Wechselschichtsystem    und einem Grundglas  eine Abschlusschicht vorgesehen ist, dass zwischen den  beiden     Wechselschichtsystemen    mindestens eine über  gangsschicht angeordnet ist und dass nach dem zweiten       Wechselschichtsystem    eine     Übergangsschicht    vorgesehen  ist,

   die an Luft angrenzt.  



  Dadurch wird eine genügende Breite des reflektier  ten Bandes und eine     steile    Kante zwischen     Reflexions-          und        Durchlassgebiet    erzielt.  



  Eine Gruppe von     Ausführungsformen    von     erfin-          dungsgemässen        Interferenzfiltern    ist dadurch gekenn  zeichnet, dass der Brechungsindex     nA,    der zwischen dem       Grundglas    und dem ersten     Wechselschichtsystem    an  geordneten Abschlusschicht 2, 3, die vierfache optische  Schichtdicke der Schichten des ersten Wechselschicht  systems     4nd1    = 0,45 u, die vierfache optische Schicht  dicke der Schichten des zweiten     Wechselschichtsystems          4nd2    = 0,

  6 u und die vierfache optische Schichtdicke  der     Übergangsschicht        4nüd,1    = 0,525u beträgt. Dabei  ist es günstig, wenn die vierfache optische Schichtdicke  der an Glas anschliessenden Abschlusschicht     4ndA1   <B>--</B>  <B>0,225</B>     ,u,    der Brechungsindex der     Übergangsschicht          n"    = 2,3 und der Brechungsindex der Abschlusschicht  gegen Luft     nA,    = 1,45 beträgt und wenn die vierfache  optische     Sehichtdicke    der Abschlusschicht gegen Luft       4nA2        dA2    =     1,2,u    beträgt.

   Weiterhin hat es sich als vor  teilhaft erwiesen, wenn zwischen der Abschlusschicht  gegen Glas und dem ersten     Wechselschichtsystem    ein  weiteres     Wechselschichtsystem    vorgesehen ist, wobei die       vierfache    optische Schichtdicke der Schichten des wei  teren     Wechselschichtsystems    0,36 ,u beträgt, und dass  zwischen diesen beiden     Wechselschichtsystemen    eine       Übergangsschicht    vorgesehen ist, wobei deren vierfache  optische Schichtdicke 0,405 u beträgt.

   Die so ausgebil  deten Schichten glätten etwa symmetrisch die an das  Reflexionsgebiet     anschliessenden    Bereiche     längerer    und  kürzerer Wellenlängen, d. h. sie     unterdrücken    Neben  maxima.  



  Eine andere Gruppe von     Ausführungsformen    von       erfindungsgemässen        Interferenzfiltern    zur Erzielung der  gleichen Wirkung ist dadurch gekennzeichnet, dass die  vierfache optische     Schichtdicke    der Schichten des zwei  ten     Wechselschichtsystems        4nd2    = 0,9 u, der Bre  chungsindex der Übergangsschicht nu = 1,45 und der       Brechungsindex    der     Abschlusschicht    gegen Luft       n & 2    = 1,45 beträgt, dass der Brechungsindex der  an Glas grenzenden Abschlusschicht     nA,    zwischen 1,7  und 1,9 liegt,

   dass die vierfache optische Schichtdicke  der Schichten des ersten     Wechselschichtsystems        4nd1     zwischen 1,2 und 1,3 u     liegt    und dass die     vierfache     optische Schichtdicke der     Übergangsschicht        4n;1        d;

  1     zwischen 1,05<I>u</I> und 1,1<I>u</I> liegt und dass die vierfache  optische Schichtdicke der an Glas grenzenden Ab-         schlusschicht        4ndA1        zwischen    0,6 und<I>0,65</I>     ,u    liegt und  dass die vierfache optische Schichtdicke der     an    Luft  grenzenden     Abschlusschicht        4ndA2        dA2    = 0,45     ,u    be  trägt.

   Dabei ist es vorteilhaft, dass die vierfache optische  Schichtdicke     deran    Glas grenzenden Abschlusschicht       AnA2        dA2    = 1,8     ,u    beträgt.  



  Die     Materialien    der Systeme sollen sich     vorteilhaft     in ihrem     Brechwert    möglichst stark unterscheiden     und          zumindest    im     Durchlassgebiet    praktisch absorptionsfrei  sein.

   Die gleiche Absorptionsfreiheit ist natürlich auch  für das Grundglas und     evtl.    auch für Aussenschichten  mit     mittlerem        Brechwert    sowie für Deckglas und Kitt  schicht     zweckmässig.        Übliche        Materialien    für die  Schichten mit niederem     Brechungsindex        %    sind z. B.       Magnesiumfluorid,        Quarz    oder     Thoriumfluorid,    für die  Schichten mit hohem Index     nH    z. B.

   Zinksulfid, Anti  monoxyd,     Titanoxyd    oder für     Kaltlichtspiegel    Antimon  sulfid, das nur im Ultrarot genügend absorptionsfrei  ist. Als Schichten mit mittlerem Brechungsindex kämen  z. B.     Aluminiumoxyd    oder     Bleifluorid    in Frage oder,  wenn Schichten mit noch höherem Brechungsindex ver  wendet werden können, auch wieder Zinksulfid oder       Titandioxyd.     



  Die Zeichnung zeigt beispielsweise in den     Fig.1    bis 11  Durchlässigkeitskurven für verschiedene     Interferenz-          füter.        In    der Abszisse     sind    die Wellenlängen in     u    und in  der Ordinate die Durchlässigkeit in     o/o    aufgetragen. Die  Anordnungen der Schichten der diese     Durchlasskurven     aufweisenden     Interferenzfilter    werden im folgenden  kurz zusammengestellt.  



  Das der     Fig.    1 zugrunde     liegende        Interferenzfilter     weist zwei Systeme auf. Das erste System     umfasst     9 Schichten mit     abwechselnd    einem Brechungsindex       nN    = 1,45 und einem Brechungsindex     nH    = 2,3. Die  vierfache optische Schichtdecke beträgt je     0,45,u.    Das  zweite System umfasst 8 Schichten. Die Brechungs  indizes sind dieselben wie beim ersten Schichtsystem.  Die vierfache optische Schichtdicke ist 0,6 u. Zwischen  beiden Systemen befindet sich eine Übergangsschicht  mit dem Brechungsindex 2,3 und der vierfachen opti  schen Schichtdicke 0,525 u.

   Die erste Wechselschicht  grenzt an Glas mit     ng    = 1,5, wobei zwischen dem Glas  und der Wechselschicht eine Abschlusschicht mit dem       Brechungsindex    2,3 und der     vierfachen    optischen  Schichtdicke 0,225 u vorgesehen ist. Die zweite Wech  selschicht     wird    durch eine Abschlusschicht     mit    dem  Brechungsindex 1,45 und der     vierfachen    optischen Dicke  von 1,2 u gegen     Luft    abgeschlossen. Wie aus dem Dia  gramm der     Fig.    1 erkennbar ist, sind die     Nebenmaxima     verhältnismässig nieder.  



  Die Angaben über die Schichtzusammensetzung der  den übrigen gezeigten     Durchlasskurven        zugrunde    lie  genden     Interferenzfilter    sind in der folgenden Tabelle       zusammengefasst,    in welcher in der ersten Spalte die       Fig.-Nummer    angegeben ist.     Mit        n.    ist der Brechungs  index des Grundglases,     mit        nA,    der     Brechungsindex    der  auf das     Grundglas    folgenden Aussenschicht und mit     dAl     deren Dicke bezeichnet.

   Der     Brechungsindex    der höher  brechenden Schichten der beiden     Wechselschichtsysteme     ist mit n$, der der     niedrigerbrechenden    Schichten mit     nN,     die Dicke der     einzelnen    Schichten des ersten     Systems    mit       dl,    die des zweiten Systems     mit        d2,    die Zahl der Schich  ten des Systems mit     z1,    die Zahl der Schichten des zwei  ten     System,        mit        z2,

      der Brechungsindex einer     über-          gangsschicht    zwischen den beiden Systemen mit     n",        die     Dicke der     übergangsschicht    mit     dü.    Für die an Luft           grenzende,

      sich an das zweite System     anschliessende     Aussenschicht wurden     für    den Brechungsindex die Be  zeichnung     nA2        und        für    die Schichtdicke die Bezeichnung       dA2        gewählt.    Die Dicken der Schichten eines dritten Sy  stems sind     mit        d3,    die zugehörige Schichtzahl mit z, der    Brechungsindex einer zwischen dem zweiten und dritten  System vorgesehenen Übergangsschicht ist mit     n.2    und       ihre    Schichtdicke mit     d;;2    bezeichnet.

   Die Aussenschicht  schliesst sich bei diesem Beispiel an das dritten System  an.  
EMI0003.0014     
  
    <U>Tabelle</U>
<tb>  Fig. <SEP> n' <SEP> n., <SEP> 4ndA, <SEP> n$ <SEP> nN <SEP> 4nd, <SEP> d2 <SEP> zl <SEP> z2 <SEP> nu <SEP> 4n;; <SEP> dü <SEP> nA2 <SEP> 4nA2dA2 <SEP> nL
<tb>  2a <SEP> 1,5 <SEP> 2,3 <SEP> 0,225 <SEP> <I>,u <SEP> 2,3</I> <SEP> 1,45 <SEP> 0,45<I>,u</I> <SEP> 0,6 <SEP> <I>,u <SEP> 9 <SEP> 7 <SEP> 2,3</I> <SEP> 0,525<I>,u <SEP> 2,3 <SEP> 0,3 <SEP> ,tc</I> <SEP> 1,0
<tb>  2b <SEP> 1,5 <SEP> 2,3 <SEP> 0,225<I>,u <SEP> 2,3</I> <SEP> 1,45 <SEP> 0,45 <SEP> <I>,u</I> <SEP> 0,6 <SEP> <I>u <SEP> 9</I> <SEP> 7 <SEP> 2,3 <SEP> <B>0,525M</B> <SEP> 1,8 <SEP> 0,6 <SEP> <I>,tt</I> <SEP> 1,0
<tb>  3 <SEP> 1,5 <SEP> 2,3 <SEP> 0,3 <SEP> <I>,u <SEP> 2,3</I> <SEP> 1,45 <SEP> 0,6 <SEP> <I>,u <SEP> 0,44 <SEP> ,u <SEP> 7</I> <SEP> 8 <SEP> 2,3 <SEP> 0,52 <SEP> <I>,u</I> <SEP> 1,

  45 <SEP> 0,88 <SEP> <I>,u</I> <SEP> 1,0
<tb>  4 <SEP> 1,5 <SEP> 2,3 <SEP> <B>0,225,a</B> <SEP> <I>2,3</I> <SEP> 1,45 <SEP> 0,45<I>,u</I> <SEP> 0,6 <SEP> <I>,u <SEP> 8 <SEP> 7</I> <SEP> 1,45 <SEP> 0,525<I>,u</I> <SEP> 1,45 <SEP> 1,2 <SEP> <I>,u</I> <SEP> 1,0
<tb>  5 <SEP> 1,5 <SEP> 2,3 <SEP> 1,38 <SEP> 0,45<I>,u</I> <SEP> 0,6 <SEP> <I>,u <SEP> 6 <SEP> 7</I> <SEP> 1,38 <SEP> 1,2 <SEP> <I>,u</I> <SEP> 1,0
<tb>  6 <SEP> 1,5 <SEP> 2,3 <SEP> 0,18 <SEP> <I>,it <SEP> 2,3</I> <SEP> 1,45 <SEP> 0,36<I>,u</I> <SEP> 0,45<I>,u <SEP> 9</I> <SEP> 9 <SEP> 2,3 <SEP> 0,405 <SEP> <I>,Ic <SEP> 1,45</I> <SEP> 1,2 <SEP> <I>,u</I> <SEP> 1,0
<tb>  d, <SEP> = <SEP> 6 <SEP> ,u <SEP> z3=8 <SEP> n.2= <SEP> dn2=
<tb>  2,3 <SEP> 0,525 <SEP> ,et
<tb>  7 <SEP> 1,5 <SEP> 1,7 <SEP> 0,6 <SEP> <I>,u <SEP> 2,3</I> <SEP> 1,45 <SEP> 1,2 <SEP> <I>,u</I> <SEP> 0,9 <SEP> <I>,u <SEP> 9</I> <SEP> 8 <SEP> 2,3 <SEP> 1,

  05 <SEP> <I>,et</I> <SEP> 1,45 <SEP> 0,45 <SEP> <I>,u</I> <SEP> 1,0
<tb>  8 <SEP> 1,5 <SEP> 1,9 <SEP> 1,2 <SEP> <I>,u</I> <SEP> 2,3 <SEP> 1,45 <SEP> 1,2 <SEP> <I>,u</I> <SEP> 0,9 <SEP> <I>,u <SEP> 8</I> <SEP> 9 <SEP> 1,45 <SEP> 1,05 <SEP> <I>,u</I> <SEP> 1,45 <SEP> 1,8 <SEP> <I>,u</I> <SEP> 1,0
<tb>  9 <SEP> 1,5 <SEP> 1,7 <SEP> 0,63 <SEP> <I>,u <SEP> 2,3</I> <SEP> 1,45 <SEP> 1,26<I>,u</I> <SEP> 0,9 <SEP> <I>,u</I> <SEP> 11 <SEP> 11 <SEP> 1,45 <SEP> 1,08 <SEP> <I>,u</I> <SEP> 1,45 <SEP> 0,45<I>,u</I> <SEP> 1,0
<tb>  10 <SEP> 1,5 <SEP> 1,9 <SEP> 1,3 <SEP> <I>,u <SEP> 2,3</I> <SEP> 1,45 <SEP> 1,3 <SEP> <I>,u</I> <SEP> 0,9 <SEP> <I>,u <SEP> 8</I> <SEP> 9 <SEP> 1,45 <SEP> 1,05 <SEP> <I>,u</I> <SEP> 1,45 <SEP> 1,8 <SEP> <I>,u</I> <SEP> 1,0
<tb>  11 <SEP> 1,5 <SEP> 1,7 <SEP> 0,65 <SEP> <I>,u <SEP> 2,3</I> <SEP> 1,45 <SEP> 1,3 <SEP> <I>,u</I> <SEP> 9,9 <SEP> <I>,

  a <SEP> 9 <SEP> 9</I> <SEP> 1,45 <SEP> 1,1 <SEP> <I>,u</I> <SEP> 1,45 <SEP> 0,45 <SEP> <I>,u</I> <SEP> 1,0



      Optical Interferenflter It is a. Optical interference filter consisting of two alternating layer systems, the layers of which alternately have a high and a low refractive index, are known.



       Interference filters of this type made of practically absorption-free interference layers should reflect a broad spectral range as fully as possible and allow a subsequent range to pass through. They have the greatest practical importance in separating harmful thermal radiation from the luminous flux of a thermal radiator, e.g. B. a projection lamp. The temperature of such a heater is approx.

    3000 K, its radiation maximum at approx. 0.9, u. At the red limit of visible light the radiation is still approx. 80 () / a of the maximum, at the blue limit only approx. 10%. In the long-wave range, the radiation output drops at approx. 1.4, u to 50 / o, at approx. 3.0, cc to approx. 10%.



  Cold light mirrors and heat reflecting mirrors are known for separating harmful thermal radiation from visible light.



       Cold-light mirrors should reflect the visible light between approx. <I> 0.4 </I>, cc and approx. 0.7, u as fully as possible and the subsequent ultra-red as fully as possible, i.e. H. without reflection, let through. Conversely, heat mirrors should let the visible light through as fully as possible and reflect the subsequent ultrared, especially in the area of maximum heat radiation between approx. 0.75 and <I> 1.4 </I>, fc as strongly as possible.



  First, interference filters are considered in which radiation of shorter wavelengths than that of the edge is reflected, whereas radiation of longer wavelengths is allowed to pass through, e.g. B. Cold mirror. In the systems known up to now for this purpose, the requirement of almost complete reflection of the visible wavelength range is generally met satisfactorily, but the transmission in the subsequent ultrared, which is just as important for function, is hindered by secondary maxima of the reflection.

   A suppression of these secondary maxima as far as possible in the entire ultra-red range with high reflection of visible light is an aim pursued by the present invention.



  In the systems for heat mirrors that have become known so far, i.e. interference filters in which the radiation is reflected, the wavelength of which is greater than that of the edge, but the radiation of shorter wavelengths is transmitted, so far neither the permeability of the visible light nor the reflection of the subsequent Ultra red satisfactory. Systems have already been proposed which would meet the requirements placed on heat levels. However, their structure is so complicated and so many layers are required that their realization is not possible for reasons of cost.

   A further goal sought by the present invention is therefore to create a simply constructed and easily realizable ble system that uses a conventional carrier glass with ng for visible light between approximately 0.4 and 0.7 u. 1.52 anti-reflective and the subsequent ultra-red between approx. 0.75 and approx. 1.4, u, in which the vast majority of the thermal radiation from a tungsten lamp lies, is practically completely reflected.



  In order to obtain a sufficient width of the reflected band and a steep edge between the reflection and transmission area, the mirror can be built in a known manner from two systems of alternating layers, that is, systems of individual layers with alternating high refractive index nH and low refractive index n ,;, where within each individual system the optical thicknesses of the individual layers are equal to one another and are related to a certain reference wavelength. However, the reference wavelength of one system is approx. 30 to 50% longer than the reference wavelength of the other system.

   These two alternating layer systems are to be connected to one another in such a way that the change in refractive index is maintained. A transition layer between the two systems can be advantageous, the optical thickness of which lies between the thicknesses of the layers of the individual systems. Whether this transition layer has the high refractive index n $ or the low refractive index nN is immaterial.

   In general, in order to obtain an approximately symmetrical course of the reflection curve and thus a reflection that is as neutral as possible, the number of individual layers in each of the two systems will be chosen to be approximately the same. How many individual layers are required depends, as is well known, on the required reflection and on the difference in the refractive index of the alternating layers.



       According to the invention, the interference filter of the type mentioned at the outset is characterized in that the high refractive index nH = 2.3 and the low refractive index nN = 1.45, that between the first alternating layer system and a base glass, a final layer is provided that between the two Alternating shift systems at least one transition layer is arranged and that a transition layer is provided after the second alternating shift system,

   that borders on air.



  This results in a sufficient width of the reflected tape and a steep edge between the reflection and transmission area.



  A group of embodiments of interference filters according to the invention is characterized in that the refractive index nA, the final layer 2, 3 arranged between the base glass and the first alternating layer system, is four times the optical layer thickness of the layers of the first alternating layer system 4nd1 = 0.45 u , four times the optical layer thickness of the layers of the second alternating layer system 4nd2 = 0,

  6 u and four times the optical layer thickness of the transition layer 4nüd, 1 = 0.525u. It is favorable here if the four times the optical layer thickness of the final layer adjoining glass 4ndA1 <B> - </B> <B> 0.225 </B>, u, the refractive index of the transition layer n "= 2.3 and the refractive index of the Closing layer against air is nA, = 1.45 and if four times the optical visual thickness of the closing layer against air is 4nA2 dA2 = 1.2, u.

   Furthermore, it has proven to be advantageous if a further alternating layer system is provided between the final layer against glass and the first alternating layer system, with four times the optical layer thickness of the layers of the further alternating layer system being 0.36, and that between these two alternating layer systems one Transition layer is provided, its four times the optical layer thickness is 0.405 u.

   The layers formed in this way smooth approximately symmetrically the areas of longer and shorter wavelengths adjoining the reflection area, ie. H. they suppress in addition to maxima.



  Another group of embodiments of interference filters according to the invention to achieve the same effect is characterized in that the four times the optical layer thickness of the layers of the second alternating layer system 4nd2 = 0.9 u, the refractive index of the transition layer nu = 1.45 and the refractive index of the final layer against air n & 2 = 1.45 is that the refractive index of the closing layer nA adjacent to the glass is between 1.7 and 1.9,

   that the four times the optical layer thickness of the layers of the first alternating layer system 4nd1 is between 1.2 and 1.3 u and that four times the optical layer thickness of the transition layer 4n; 1 d;

  1 is between 1.05 <I> u </I> and 1.1 <I> u </I> and that four times the optical layer thickness of the final layer 4ndA1 adjacent to the glass is between 0.6 and <I> 0, 65 </I>, u and that four times the optical layer thickness of the air-bordering final layer 4ndA2 dA2 = 0.45, u is.

   It is advantageous here that four times the optical layer thickness of the final layer adjacent to the glass is AnA2 dA2 = 1.8, u.



  The materials of the systems should advantageously differ as much as possible in terms of their refractive index and be practically absorption-free at least in the passage area.

   The same freedom from absorption is of course also useful for the base glass and possibly also for outer layers with a medium refractive index, as well as for cover glass and cement layer. Usual materials for the layers with a low refractive index% are e.g. B. magnesium fluoride, quartz or thorium fluoride, for the layers with a high index nH z. B.

   Zinc sulphide, anti monoxide, titanium oxide or, for cold light mirrors, antimony sulphide, which is only sufficiently free of absorption in the ultrared. As layers with a medium refractive index z. B. aluminum oxide or lead fluoride in question or, if layers with an even higher refractive index can be used ver, zinc sulfide or titanium dioxide again.



  The drawing shows, for example in FIGS. 1 to 11, permeability curves for different interference feeds. The wavelengths are plotted in u on the abscissa and the transmittance in o / o on the ordinate. The arrangements of the layers of the interference filters having these transmission curves are briefly summarized below.



  The interference filter on which FIG. 1 is based has two systems. The first system comprises 9 layers with an alternating refractive index nN = 1.45 and a refractive index nH = 2.3. The fourfold optical layer cover is 0.45 each, u. The second system consists of 8 layers. The refractive indices are the same as in the first layer system. The four times the optical layer thickness is 0.6 u. Between the two systems there is a transition layer with the refractive index 2.3 and four times the optical layer thickness 0.525 u.

   The first alternating layer borders on glass with ng = 1.5, with a final layer with the refractive index 2.3 and four times the optical layer thickness 0.225μ being provided between the glass and the alternating layer. The second alternating layer is completed by a final layer with a refractive index of 1.45 and four times the optical thickness of 1.2 u against air. As can be seen from the diagram in FIG. 1, the secondary maxima are relatively low.



  The information on the layer composition of the interference filters on which the other transmission curves shown are based are summarized in the following table, in which the figure number is given in the first column. With n. The refractive index of the base glass, with nA, the refractive index of the outer layer following the base glass and with dAl its thickness.

   The refractive index of the higher refractive index layers of the two alternating layer systems is n $, that of the lower refractive index layers nN, the thickness of the individual layers of the first system with d1, that of the second system with d2, the number of layers of the system with z1, the Number of layers of the second system, with z2,

      the refractive index of a transition layer between the two systems with n ", the thickness of the transition layer with dü. For the one bordering on air,

      The outer layer adjoining the second system was given the designation nA2 for the refractive index and the designation dA2 for the layer thickness. The thicknesses of the layers of a third system are denoted by d3, the associated number of layers with z, the refractive index of a transition layer provided between the second and third systems is denoted by n.2 and its layer thickness by d ;; 2.

   In this example, the outer layer adjoins the third system.
EMI0003.0014
  
    <U> table </U>
<tb> Fig. <SEP> n '<SEP> n., <SEP> 4ndA, <SEP> n $ <SEP> nN <SEP> 4nd, <SEP> d2 <SEP> zl <SEP> z2 <SEP> nu <SEP> 4n ;; <SEP> dü <SEP> nA2 <SEP> 4nA2dA2 <SEP> nL
<tb> 2a <SEP> 1.5 <SEP> 2.3 <SEP> 0.225 <SEP> <I>, u <SEP> 2.3 </I> <SEP> 1.45 <SEP> 0.45 <I>, u </I> <SEP> 0.6 <SEP> <I>, u <SEP> 9 <SEP> 7 <SEP> 2.3 </I> <SEP> 0.525 <I>, u <SEP> 2.3 <SEP> 0.3 <SEP>, tc </I> <SEP> 1.0
<tb> 2b <SEP> 1.5 <SEP> 2.3 <SEP> 0.225 <I>, u <SEP> 2.3 </I> <SEP> 1.45 <SEP> 0.45 <SEP> <I>, u </I> <SEP> 0.6 <SEP> <I> u <SEP> 9 </I> <SEP> 7 <SEP> 2.3 <SEP> <B> 0.525M </ B> <SEP> 1.8 <SEP> 0.6 <SEP> <I>, tt </I> <SEP> 1.0
<tb> 3 <SEP> 1.5 <SEP> 2.3 <SEP> 0.3 <SEP> <I>, u <SEP> 2.3 </I> <SEP> 1.45 <SEP> 0 , 6 <SEP> <I>, u <SEP> 0.44 <SEP>, u <SEP> 7 </I> <SEP> 8 <SEP> 2.3 <SEP> 0.52 <SEP> <I >, u </I> <SEP> 1,

  45 <SEP> 0.88 <SEP> <I>, u </I> <SEP> 1.0
<tb> 4 <SEP> 1.5 <SEP> 2.3 <SEP> <B> 0.225, a </B> <SEP> <I> 2.3 </I> <SEP> 1.45 <SEP > 0.45 <I>, u </I> <SEP> 0.6 <SEP> <I>, u <SEP> 8 <SEP> 7 </I> <SEP> 1.45 <SEP> 0.525 < I>, u </I> <SEP> 1.45 <SEP> 1.2 <SEP> <I>, u </I> <SEP> 1.0
<tb> 5 <SEP> 1.5 <SEP> 2.3 <SEP> 1.38 <SEP> 0.45 <I>, u </I> <SEP> 0.6 <SEP> <I>, u <SEP> 6 <SEP> 7 </I> <SEP> 1.38 <SEP> 1.2 <SEP> <I>, u </I> <SEP> 1.0
<tb> 6 <SEP> 1.5 <SEP> 2.3 <SEP> 0.18 <SEP> <I>, it <SEP> 2.3 </I> <SEP> 1.45 <SEP> 0 , 36 <I>, u </I> <SEP> 0.45 <I>, u <SEP> 9 </I> <SEP> 9 <SEP> 2.3 <SEP> 0.405 <SEP> <I> , Ic <SEP> 1.45 </I> <SEP> 1.2 <SEP> <I>, u </I> <SEP> 1.0
<tb> d, <SEP> = <SEP> 6 <SEP>, u <SEP> z3 = 8 <SEP> n.2 = <SEP> dn2 =
<tb> 2.3 <SEP> 0.525 <SEP>, et
<tb> 7 <SEP> 1.5 <SEP> 1.7 <SEP> 0.6 <SEP> <I>, u <SEP> 2.3 </I> <SEP> 1.45 <SEP> 1 , 2 <SEP> <I>, u </I> <SEP> 0.9 <SEP> <I>, u <SEP> 9 </I> <SEP> 8 <SEP> 2,3 <SEP> 1 ,

  05 <SEP> <I>, et </I> <SEP> 1.45 <SEP> 0.45 <SEP> <I>, u </I> <SEP> 1.0
<tb> 8 <SEP> 1.5 <SEP> 1.9 <SEP> 1.2 <SEP> <I>, u </I> <SEP> 2.3 <SEP> 1.45 <SEP> 1 , 2 <SEP> <I>, u </I> <SEP> 0.9 <SEP> <I>, u <SEP> 8 </I> <SEP> 9 <SEP> 1.45 <SEP> 1 , 05 <SEP> <I>, u </I> <SEP> 1.45 <SEP> 1.8 <SEP> <I>, u </I> <SEP> 1.0
<tb> 9 <SEP> 1.5 <SEP> 1.7 <SEP> 0.63 <SEP> <I>, u <SEP> 2.3 </I> <SEP> 1.45 <SEP> 1 , 26 <I>, u </I> <SEP> 0.9 <SEP> <I>, u </I> <SEP> 11 <SEP> 11 <SEP> 1.45 <SEP> 1.08 < SEP> <I>, u </I> <SEP> 1.45 <SEP> 0.45 <I>, u </I> <SEP> 1.0
<tb> 10 <SEP> 1.5 <SEP> 1.9 <SEP> 1.3 <SEP> <I>, u <SEP> 2.3 </I> <SEP> 1.45 <SEP> 1 , 3 <SEP> <I>, u </I> <SEP> 0.9 <SEP> <I>, u <SEP> 8 </I> <SEP> 9 <SEP> 1.45 <SEP> 1 , 05 <SEP> <I>, u </I> <SEP> 1.45 <SEP> 1.8 <SEP> <I>, u </I> <SEP> 1.0
<tb> 11 <SEP> 1.5 <SEP> 1.7 <SEP> 0.65 <SEP> <I>, u <SEP> 2.3 </I> <SEP> 1.45 <SEP> 1 , 3 <SEP> <I>, u </I> <SEP> 9,9 <SEP> <I>,

  a <SEP> 9 <SEP> 9 </I> <SEP> 1.45 <SEP> 1.1 <SEP> <I>, u </I> <SEP> 1.45 <SEP> 0.45 < SEP> <I>, u </I> <SEP> 1.0

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Optisches Interferenzfilter, mit mindestens zwei Wechselschichtsystemen, deren Schichten abwechselnd einen hohen und einen niedrigen Brechungsindex haben, dadurch gekennzeichnet, dass der hohe Brechungsindex n$ = 2,3 und der niedrige Brechungsindex nh = 1,45 beträgt, dass zwischen einem ersten Wechselschicht system und: PATENT CLAIM Optical interference filter with at least two alternating layer systems, the layers of which alternately have a high and a low refractive index, characterized in that the high refractive index n $ = 2.3 and the low refractive index nh = 1.45, that between a first alternating layer system and: einem Grundglas eine Abschlusschicht vor gesehen ist, dass zwischen zwei benachbarten Wechsel schichtsystemen mindestens eine Übergangsschicht an geordnet ist und dass nach einem zweiten Wechselschicht- system eine Übergangsschicht vorgesehen ist, die an Luft angrenzt. UNTERANSPRÜCHE 1. A final layer is provided for a base glass, that at least one transition layer is arranged between two adjacent alternating layer systems and that, after a second alternating layer system, a transition layer is provided which is adjacent to air. SUBCLAIMS 1. Interferenzfilter nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Brechungsindex nAl der zwi schen dem Grundglas und dem ersten Wechselschicht- system angeordneten Abschussschicht 2,3, die vierfache optische Schichtdicke der Schichten des ersten Wechsel schichtsystems 4nd1 = 0,45 ,u, die vierfache optische Schichtdicke der Schichten des zweiten Wechselschicht systems 4nd, = 0,6,u und die vierfache optische Schicht dicke der Übergangsschicht 4nüdü = 0,525 , Interference filter according to patent claim, characterized in that the refractive index nAl of the firing layer 2, 3 arranged between the base glass and the first alternating layer system is four times the optical layer thickness of the layers of the first alternating layer system 4nd1 = 0.45, u, four times the optical layer thickness of the layers of the second alternating layer system 4nd, = 0.6, u and four times the optical layer thickness of the transition layer 4nüdü = 0.525, u beträgt. 2. Interferenzfilter nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vierfache optische Schicht dicke der an Glas anschliessenden Abschlusschicht 4ndA1 = 0,225,u, der Brechungsindex der Übergangsschicht nü = 2,3 und der Brechungsindex der Abschlusschicht gegen Luft nA2 = 1,45 beträgt. u is. 2. Interference filter according to dependent claim 1, characterized in that four times the optical layer thickness of the final layer adjoining glass is 4ndA1 = 0.225, u, the refractive index of the transition layer nü = 2.3 and the refractive index of the final layer against air nA2 = 1.45. 3. Interferenzfilter nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vierfache optische Schichtdicke der Abschlusschicht gegen Luft 4nA2 dA2 = 1,2,u be trägt. 3. Interference filter according to dependent claim 2, characterized in that four times the optical layer thickness of the final layer against air 4nA2 dA2 = 1.2, u be. 4. Interferenzfilter nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Abschlusschicht ge gen Glas und dem ersten Wechselschichtsystem ein zu- sätzliches Wechselschichtsystem vorgesehen ist, wobei die vierfache optische Schichtdicke der Schichten des zu sätzlichen Wechselschichtsystems 0,36 ,u beträgt, und dass zwischen diesen beiden Wechselschichtsystemeneme Übergangsschicht vorgesehen ist, wobei deren vierfache optische Schichtdicke 0,405 , 4. Interference filter according to dependent claim 3, characterized in that between the final layer against glass and the first alternating layer system, an additional alternating layer system is provided, with four times the optical layer thickness of the layers of the additional alternating layer system being 0.36, and that between a transition layer is provided for these two alternating layer systems, with four times the optical layer thickness of 0.405, ft beträgt. 5. Interferenzfilter nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die vierfache optische Schichtdicke der Schichten des zweiten Wechselschichtsystems 4ndz = 0,9 ,u, der Brechungsindex der Übergangsschicht nü = 1,45 und der Brechungsindex der Abschlusschicht gegen Luft nA2 = 1,45 beträgt, dass der Brechungsindex der an Glas grenzenden Abschlusschicht nA, zwischen 1,7 und 1,9 liegt, dass die vierfache optische Schichtdicke der Schichten des ersten, Wechselschichtsystems 4nd, zwi schen 1,2 und 1, ft. 5. Interference filter according to claim, characterized in that four times the optical layer thickness of the layers of the second alternating layer system is 4ndz = 0.9, u, the refractive index of the transition layer nü = 1.45 and the refractive index of the final layer against air nA2 = 1.45 that the refractive index of the final layer adjacent to the glass nA, is between 1.7 and 1.9, that the four times the optical layer thickness of the layers of the first, alternating layer system 4nd, between 1.2 and 1, 3 ,It liegt und dass die vierfache optische Schichtdicke der Übergangsschicht 4n, dü zwischen 1,05 und 1,1 ,u liegt. 6. Interferenzfilter nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die vierfache optische Schichtdicke der an Glas grenzenden Abschlusschicht 4ndA1 zwischen 0,6 und 0,65 ,et liegt und dass die vierfache optische Schichtdicke der an Luft grenzenden Abschlusschicht 4nA2 dA2 = 0,45 ,u beträgt. 3, It and that four times the optical layer thickness of the transition layer 4n, dü is between 1.05 and 1.1, u. 6. Interference filter according to dependent claim 5, characterized in that the four times the optical layer thickness of the closing layer 4ndA1 adjoining glass is between 0.6 and 0.65, et and that four times the optical layer thickness of the closing layer 4nA2 adjoining air dA2 = 0.45, u is. 7. Interferenzfilter nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die vierfache optische Schichtdicke der an Glas grenzenden Abschlusschicht 4ndA1 zwischen 1,2 und 1,3 ,u liegt und dass die vierfache optische Schichtdicke der an Luft grenzenden Abschlusschicht 4nA2 dA2 = 1,8 ,ft beträgt. 7. Interference filter according to dependent claim 5, characterized in that four times the optical layer thickness of the closing layer 4ndA1 adjoining glass is between 1.2 and 1.3, u and that four times the optical layer thickness of the closing layer 4nA2 adjoining air dA2 = 1.8, ft. B. Interferenzfilter nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Wechselschicht- systeme zwischen 7 und 11 Einzelschichten umfassen. B. interference filter according to claim, characterized in that the individual alternating layer systems comprise between 7 and 11 individual layers.
CH509265A 1964-04-16 1965-04-12 Optical interference filter CH458780A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3543812A1 (en) * 1985-12-12 1987-06-19 Leybold Heraeus Gmbh & Co Kg METHOD FOR PRODUCING A PARTLY-PASTE OPTICAL BODY AND METHOD PRODUCED BY OPTICAL BODY

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