DE1622084A1 - Lichtteiler - Google Patents

Description

Es ist bekannt, Lichtteller herzustellen, indem auf einen lichtdurchlässigen Träger ein System dünner Schichten von abwechselnd hohem und niedrigem Brechungsindex aufgebracht wird, wobei jede der Schichten die geometrische Dicke λ /4 η. besitzt, wenn λ die

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Wellenlänge bedeutet, für welche das System ein Reflexionsmaximum aufweisen soll und η den Brechungsindex des Schichtmaterials. Als hochbrechende Schichtmaterialien kommen Titanoxyd (n « 2,4), Zinksulfid (n » 2,2) und andere Materialien in Frage, für die niederbrechenden Schichten werden häufig MgP₂ (n « 1,38), SiOp (n « 1,47) usw. verwendet. Je grosser der Unterschied der Brechwerte der beiden bei einem solchen System verwendeten Schichtmaterialien ist, mit desto weniger Schichten kann bekanntlich ein bestimmter Reflexionswert erzielt werden. Bei Lichtteilern trachtet man im allgemeinen danach, einen vorgewählten Wert des Reflexions- und des Transmisslonsverraögens des Filters zu erreichen. Für einen sogenannten neutralen Lichtteiler ist ausserdem die Forderung gestellt, dass Reflexions- und Transmissionsvermb'gen über einen bestimmten grcJsseren Bereich des Spektrums einen gleichbleibenden Wert aufweisen sollen. Diese Forderung lässt

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' sich nur angenähert erfüllen, denn es nuss, wie oben erwähnt wurde, die Dicke der einzelnen Schichten eines allein aus -r- -Schichten be-

' stehen Shichtpaketes für eine bestimmte Wellenlänge λ ausgelegt

. werden, für welche das Reflexionsvermögen dann ein Maximum wird, während zu beiden Seiten dieses Maximums mehr oder weniger grosse Abweichungen in Kauf genommen werden müssen.

Die vorliegende Erfindung hat -sich zum Ziel gesetzt, einen Schichtaufbau für einen neutralen Lichtteiler anzugeben,der eine wirtschaftliche fabrikationsiaässige Herstellung ermöglicht.

Das erfindungsgeraässe Filter, bestehend aus einem lichtdurchlässigen Träger, z.B. aus Glas und darauf aufgebrachten dünnen Schichten der Dicke

ρ abwechselnd hohen und niedrigen Brechungsindex¹, wobei λ die K °

Schwerpunktswellenlänge des Arbeitsbereiches des Lichtteilers und η den Brechungsindex der einzelnen Schicht bedeutet, ist dadurch gekennzeichnet, dass als oberste Schicht eine Schicht aufgebracht'ist, deren Brechungsindex abweichend vom Brechungsindex der übrigen Je unter sich gleichen hoch- und niederbrechenden Schichten so gewählt ist, dass die Reflexionskurve des Lichtteilers zu beiden Selten der Schwerpunktswellenlänge λ flach verläuft und sich somit ein breiterer Wellenlängenbereich als Arbeitsbereich des Filters ergibt, in welchem Reflexions- und Transmissionsvermößen im wesentlichen einen gleichbleibenden Wert aufweisen.

Es hat sich gezeigt, dass es immer möglich ist, auf ein aus -^S. -Schichten aufgebautes Lichtteilersystera eine weitere ~°- - Schicht aufzubringen und deren Brechungsindex abweichend vom Brechungsindex der übrigen Schichten so zu wählen, dass eine wesentliche Vergrösserung der nützlichen Bandbreite eines Lichtteilerfilters dahingehend zustandekomint, dass ein breiteres WellenlMngenband des auffallenden Lichtes gleichraässig in einen reflektierten und in einen durchgelassenett Anteil aufgeteilt wird. Praktisch wird bei der Durchführung der Erfindung so vorgegangen, dass man in einem Vörversuch' zuerst" ein alternierendes -r- -Sehlehtsystem In an sich bekannter Art aufbaut, wobei W«b*i sowohl-die hochbaehgnden. .

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Schichten unter sich als auch die niederbrechenden Schichten unter sich Je den gleichen Brechungsindex aufweisen können. Auf dieses Schichtsystem wird sodann eine weitere Schicht von —r- optischer Dicke darübergelegt, wobei der Brechungsindex n* dieser obersten Schicht variiert wird. Es zeigt sich ' dann stets, dass für einen ν bestimmten Brechungsindex dieser obersten Sohicht die beste Annäherung an ein Neutralfilter erreicht wird. Die Auswahl des passenden Brechungsindex hat mit Rücksicht auf den Lichteinfallswinkel bei der späteren Verwendung zu erfolgen; es ergeben sich geringfügig verschiedene Werte für n^f Je nachdem, ob z.B. ein Lichteinfall von 0° oder 45 vorgesehen ist. Obwohl es nicht möglich ist, den Wert des Brechungsindex n* der obersten Schicht in mathematischer Form anzugeben, ist es doch ohne weiteres möglich, wie vorstehend gezeigt, durch einen einfaohen Vorversuch einen optimalen Wert herauszufinden. -

Zum besseren Verständnis der Erfindung seien anliegend einige Ausführungsbeispiele näher erläutert.

In einem ersten Beispiel wurde auf einem Glasträger zuerst in an sich bekannter Weise ein Schichtsystem H/L/Ü/L/H bestehend aus drei hochbrechenden Schichten (n_u « 2,A) und zwei niederbrechenden Schichten (n, ■ 1#38) aufgebracht. Das Reflexionsvermögen eines solchen Schichtsystems in Abhängigkeit vonder Wellenlänge zeigt eine Kurve 1 der anliegenden Zeichnung. Erfindungsgemäss wird nun darüber zusätzlich eine 6. Schicht aufgebracht, für welche der Brechungsindex auf Grund von Vorversuchen mit n¹ - 1,62 gewählt wurde. Alle Schichten besitzen die optische Schichtdicke —r- , wobei unter optichor Schichtdicke, wie üblich, das Produkt aus Brechungsindex mal geometrischer Schichtdicke zu verstehen ist.

Das Ergebnis dieses Beispiels 1st ein Filter mit einer Reflexionskurve gemäss Kurve 2 der anliegenden Zeichnung. Man ersieht , dass eine wesentliche Verflachung der Reflexionskurve eingetreten ist, d.h., dass der nützliche Spektralbereich eines solohen Beutralfliters wesentlich breiter geworden ist.

Ein zweites Beispiel wird durch die Kurven 3 und 4 der Zeichnung Illustriert. In diesem Falle sind drei Schichten mit ng »2,4 und zwei Schichten Bit n_- 2,1

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und darüber eine weitere Schicht mit n¹ - 1,46 aufgebracht. Die Kurve 4 zeigt als Ergebnis wiederum ein Lichtteilerfilter mit - bei vorgegebener Toleranz - wesentlich grö'sserer Breite des nützlichen Arbeitsbereiches als ohne die oberste Sohlaht gemäss Kurve 3 zustandek'ame.

In dem dritten Ausfuhrungsbeispiel, das durch die Fig*. 5 und 6 repräsentiert ' wird, handelt es sich um ein Schichtsystem H / L / H bestehend aus zwei Schichten mit dem Brechungsindex il» 2, Io zwischen denen eine niederbreohende Schicht il ■ 1,55 eingebettet ist. Kurve 5 zeigt die Reflexion des Schichtsystems in Glasprismen eingebettet. Kurve 6 zeigt die Reflexion des Sohicht- * systems, wobei zu beiden Seiten zusätzlich nooh eine v/eitere Schicht mit η - 1,66 angebracht ist und das ganze System zwischen Glasprismen eingebettet ist. Dieses dritte Beispiel zeigt, dass man als Ergebnis einen Liohtteiler mit praktisch gleichbleibendem Reflexionsvermögen über dem ganzen sichtbaren Spektralbereich erhält. * . .

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Claims (1)

1. -5- Ί 62208Α

   PATENTANSPRUCH

   Lichtteiler bestehend aus einem lichtdurchlässigen Träger, z.B. aus Glas, und darauf aufgebrachten dünnen Schichten der Dicke •■· ■ abweohselnd

   hohen und niedrigen Brechungsindex¹, wobei λ die Schwerpunktswellen-

   länge des. Arbeitsbereiches des. Liehtteilers und η den Brechungsindex der einzelnen Schicht bedeutet, dadurch gekennzeichnet, das3 als oberste Schicht eine Schicht aufgebracht ist, deren Brechungsindex abweichend Tom Brechungsindex der übrigen je unter sich gleichen hoch- und niederbrechenden Schichten so gewählt ist, dass die Reflexionskurve des Liehtteilers zu beiden Seiten der Schwerpunktswsllenlange λ

   flach verläuft und sich somit ein breiterer Wellenlängenbereich als Arbeitsbereich des Filters ergibt, in welchem Reflexions- und Transmissionevermögen la wesentlichen einen gleichbleibenden Wert aufweisen»

   PR67I7

   4/0468

   L e e r s e i t e