DE1622862C2

DE1622862C2 - Optical edge filter

Info

Publication number: DE1622862C2
Application number: DE19641622862
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Ing. 8025 Unterhaching Günther
Original assignee: Agfa AG
Current assignee: Agfa Gevaert NV
Priority date: 1964-04-16
Filing date: 1964-04-16
Publication date: 1976-02-12

Description

a) das Wechselschichtsystem besteht aus 11 Schichten mit Brechungsindizes von 1,38 bzw. 2,3, wobei die erste und die letzte Schicht niedrigbrechend sind;a) the alternating layer system consists of 11 layers with refractive indices of 1.38 and 2, 3, respectively, wherein the first and the last layer are low refractive index;

b) die an Glas vom Brechungsindex 1,5 angrenzende Seite des Wechselschichtsystems ist mit einer Glättungsschicht vom Brechungsindex 1,7 und der optischen Dicke X₀IA bedeckt; b) the side of the alternating layer system adjoining glass with a refractive index of 1.5 is covered with a smoothing layer with a refractive index of 1.7 and an optical thickness of X ₀ IA ;

c) die an Luft angrenzende Seite des Wechselschichtsystems ist mit einer Glättungsschicht vom Brechungsindex 1,38 und der optischen Dicke X₀IA bedeckt.c) the side of the alternating layer system adjacent to air is covered with a smoothing layer with a refractive index of 1.38 and an optical thickness of X ₀ IA .

Die Erfindung betrifft ein optisches Kantenfilter, das aus einem Wechselschichtsystem von Schichten mit abwechselnd hohem und niedrigem Brechungsindex besteht, wobei die einzelnen Schichten, bezogen auf eine Wellenlänge X₀, etwa die optische Dicke X₀IA haben.The invention relates to an optical edge filter which consists of an alternating layer system of layers with alternating high and low refractive indices, the individual layers having approximately the optical thickness X ₀ IA , based on a wavelength X ₀ .

Es ist seit langem bekannt, einen in einem vorgegebenen Spektralgebiet hochreflektierenden Spiegel aus absorptionsarmen Wechselschichten aufzubauen, d. h. aus Schichten etwa einheitlicher optischer Dicke, aber mit abwechselnd hohem Brechungsindex n_t! und niederem Brechungsindex n_N, wobei das Reflexionsmaximum bei einer Wellenlänge X₀ liegt, die etwa gleich dem Vierfachen der optischen Dicke der Einzelschichten ist. Um bei diesem Spiegeltyp eine hohe Maximalreflexion, z.B. 98%, zu erreichen, sind um so weniger Schichten erforderlich und ist der Bereich hoher Reflexion, z.B. über 90%, um so breiter, je stärker sich die Einzelschichten in ihrem Brechungsindex unterscheiden. An dieses Gebiet hoher Reflexion schließen sich nach kürzeren und längeren Wellenlängen hin mit je nach der Schichtzahl mehr oder weniger steil abfallenden Reflexionskanten Durchlaßgebiete an, in denen Nebenmaxima auftreten. Diese sind um so höher und häufiger, je größer die Schichtzahl und der Unterschied im Brechungsindex ist.It has long been known to build a mirror that is highly reflective in a given spectral region from low-absorption alternating layers, ie from layers of approximately uniform optical thickness, but with an alternating high refractive index n _t! and low refractive index n _N , the reflection maximum being at a wavelength X ₀ which is approximately equal to four times the optical thickness of the individual layers. In order to achieve a high maximum reflection, for example 98%, with this type of mirror, the fewer layers are required and the greater the difference between the individual layers in terms of their refractive index, the wider the area of high reflection, for example over 90%. This area of high reflection is followed by passageways in which secondary maxima occur, with reflection edges falling more or less steeply depending on the number of layers, at shorter and longer wavelengths. These are higher and more frequent, the greater the number of layers and the difference in the refractive index.

Um im Durchlaßgebiet von Interferenzspiegeln diese Nebenmaxima der Reflexion, die z. B. bei Kantenfiltern sehr stark stören können, zu unterdrücken, ist es bekannt, beide Seiten eines solchen Wechselschichtpaketes mit einheitlicher optischer Dicke X₀IA der Einzelschichten durch Außenschichten der halben Dicke X₀IZ abzuschließen. Sind diese vom hohen Brechungsindex n_H, so werden die zur langwelligen Seite an das Gebiet hoher Reflexion anschließenden Nebenmaxima unterdrückt, d. h. das langwellige Durchlaßgebiet geglättet; sind sie vom niederen Brechungsindex n_N, so wird das zu kürzeren Wellenlängen hin anschließende Durchlaßgebiet geglättet. In beiden Fällen werden hierdurch in dem gegenüberliegenden Durchlaßgebiet die Nebenmaxima nicht nur nicht unterdrückt, sondern sogar ganz erheblich verstärkt. Falls also beide an ein absorptionsarmes Reflexionsfilter anschließenden Durchlaßgebiete geglättet, d. h. in ihnen die Nebenmaxima unterdrückt werden sollen, war hierfür bisher kein Weg bekannt.To in the pass area of interference mirrors these secondary maxima of the reflection, the z. B. can interfere very strongly with edge filters to suppress, it is known to close off both sides of such an alternating layer package with uniform optical thickness X ₀ IA of the individual layers by outer layers of half the thickness X ₀ IZ . If these have a high refractive index n _H , then the secondary maxima adjoining the area of high reflection on the long-wave side are suppressed, ie the long-wave transmission area is smoothed; if they have a lower refractive index n _N , then the passage region adjoining the shorter wavelengths is smoothed. In both cases, as a result, the secondary maxima in the opposite passage area are not only not suppressed, but are even intensified to a considerable extent. So if both passageways adjoining a low-absorption reflection filter are to be smoothed, that is to say the secondary maxima in them are to be suppressed, no way was previously known for this.

Zur Unterdrückung der Nebenmaxima in beidenTo suppress the secondary maxima in both

an ein absorptionsarmes Reflexionsfilter der eingangsto a low-absorption reflection filter of the input

ίο genannten Art anschließendes Durchlaßgebieten wird nun gemäß der Erfindung die Kombination folgender Merkmale vorgeschlagen:ίο named type of subsequent passage areas now proposed according to the invention, the combination of the following features:

a) Das Wechselschichtsystem besteht aus 11 Schichten mit Brechungsindizes von 1,38 bzw. 2,3, wobei die erste und die letzte Schicht niedrigbrechend sind.a) The alternating shift system consists of 11 layers with refractive indices of 1.38 and 2.3, respectively, with the first and the last layer having a low refractive index are.

b) Die an Glas vom Brechungsindex 1,5 angrenzende Seite des Wechselschichtsystems ist mit einer Glättungsschicht vom Brechungsindex 1,7 und der optischen Dicke X₀IA bedeckt.b) The side of the alternating layer system adjoining glass with a refractive index of 1.5 is covered with a smoothing layer with a refractive index of 1.7 and an optical thickness of X ₀ IA .

Die Erfindung wird an Hand einiger Zahlenbeispiele näher erläutert. Ein bekanntes Wechselschichtsystem für ein Kantenfilter besteht aus mehreren sich gegenseitig abwechselnden Schichten von hohem und niedrigem Brechungsindex. Man wählt gemäß der Erfindung nun als Abschlußschichten keine Schichten halber Dicke, also von X₀IS, sondern etwa der gleichen optische Dicke wie die der nach innen anschließenden Schicht, die hier vorteilhaft vom niederen Brechungsindex n_N ist. Der Brechungsindex n_M einer solchen Abschlußschicht soll aber nun zwischen dem der Schichten mit hohem Index n_ti und dem des jeweils angrenzenden Außenmediums, z. B. Luft, Glas oder Kittschicht, liegen. Grenzt also z. B. das System an Glas mit n_afnl,5, und sind die hochbrechenden Schichten z. B. aus Zinksulfid mit n_WÄi2,3, so kann die abschließende Glättungsschicht z. B. aus Bleifluorid mit M^ äs 1,9 bestehen. Grenzt dagegen das System an Luft mit n_L äs 1,0, so könnte die Glättungsschicht z. B. den gleichen Brechungsindex haben wie die anschließende Schicht mit niederem Brechungsindex und beispielsweise aus Magnesiumfluorid mit n_N ä; 1,4 bestehen. In diesem Fall könnten diese beiden Schichten von gleicher Dicke X₀A und gleichem Brechungsindex n_N zu einer Außenschicht der doppelten Dicke X₀Il zusammengefaßt werden. Es können aber je nach dem Verwendungszweck des Schichtsystems auch in diesem Fall Schichten mit unterschiedlichem Brechungsindex vorteilhaft sein. Im allgemeinen wird es vorteilhaft sein, auf beiden Seiten eines Wechselschichtsystems solche Glättungsschichten vorzusehen, es kann aber auch bereits eine einzige solche Glättungsschicht eine ausreichende Verkleinerung der Nebenmaxima in beiden an den Reflexionsbereich anschließenden Durchlaßbereichen bewirken. An Hand von Zeichnungen wird noch die erfindungsgemäße Wirkung näher erläutert. In
F i g. 1 ist das Reflexionsdiagramm für ein bekanntes Kantenfilter, inThe invention is explained in more detail using a few numerical examples. A known alternating layer system for an edge filter consists of several mutually alternating layers of high and low refractive index. According to the invention, layers of half thickness, that is to say of X ₀ IS, are not chosen as the final layers, but approximately the same optical thickness as that of the layer adjoining inwards, which here advantageously has a low refractive index n _N. The refractive index n _M of such a final layer should now be between that of the layers with a high index n _ti and that of the adjacent external medium, e.g. B. air, glass or cement layer, lie. So borders z. B. the system on glass with n _a fnl, 5, and are the high refractive index layers z. B. from zinc sulfide with n _W Äi2.3, the final smoothing layer z. B. consist of lead fluoride with M ^ äs 1.9. If, on the other hand, the system borders on air with n _L äs 1.0, the smoothing layer could e.g. B. have the same refractive index as the subsequent layer with a low refractive index and, for example, made of magnesium fluoride with n _N ä; 1.4 exist. In this case, these two layers of the same thickness X ₀ A and the same refractive index n _{N could be combined} to form an outer layer of twice the thickness X ₀ II . However, depending on the intended use of the layer system, layers with different refractive indices can also be advantageous in this case. In general, it will be advantageous to provide such smoothing layers on both sides of an alternating layer system, but a single such smoothing layer can also bring about a sufficient reduction in the secondary maxima in both transmission areas adjoining the reflection area. The effect according to the invention is explained in more detail with reference to drawings. In
F i g. 1 is the reflection diagram for a known edge filter, in

F i g. 2 das Reflexionsdiagramm für ein erfindungsgemäßes Kantenfiter gezeigt.F i g. 2 shows the reflection diagram for an edge filter according to the invention.

Es sind über der Abszisse die Wellenlängen in μThere are the wavelengths in μ above the abscissa

und über der Ordinate die Reflexion in °/o aufgetragen. Das der in Fig. 1 gezeigten Reflexionskurve zugrunde liegende bekannte Schichtsystem schließt nach der einen Seite an Glas mit einem Brechungsindex n_Q = 1,5 und nach der anderen Seite an Luft mit dem Brechungsindex n_L = 1 an. Es besteht aus 11 Schichten, deren Brechungsindizes wechselweise n_N — 2,3 und %=1,38 betragen. Die optische Schichtdicke der einzelnen Schichten ist A_o/4 gleich 0,2 μ. Demgegenüber besteht das der Durchlässigkeitskurve nach F i g. 2 zugrunde liegende Wechselschichtsystem aus zehn Schichten mit abwechselnd hohem und niedrigem Brechungsindex, wobei n_n = 2,3 und % = 1,38 und die Dicke 0,2 μ ist. Zwischen der letzten Schicht mit niedrigem Brechungsindex n_N = 1,38 und dem Glas mit n_G= 1,5 ist eine Abschlußschicht mit «_Ml = l,7 von der Dicke 0,2 μ. Zwischen der letzten hochbrechenden Schicht mit Hu = 2,3 und Luft ist eine Schicht mit H^₂= 1,38 und der Dicke 0,4 μ vorgesehen. Wie aus den Reflexionskurven gemäß Fig. 1 und 2 zu erkennen ist, ίο sind durch die erfindungsgemäße Schichtzusammenstellung die Nebenmaxima gegenüber den bekannten Kantenfiltern wesenlich vermindert.and the reflection in ° / o is plotted against the ordinate. The known layer system on which the reflection curve shown in FIG. 1 is based connects on one side with glass with a refractive index n _Q = 1.5 and on the other side with air with a refractive index n _L = 1. It consists of 11 layers, the refractive indices of which are alternately n _N - 2.3 and% = 1.38. The optical layer thickness of the individual layers is A _o / 4 equal to 0.2 μ. In contrast, there is the permeability curve according to FIG. 2 underlying alternating layer system of ten layers with alternating high and low refractive index, where n _n = 2.3 and% = 1.38 and the thickness 0.2 μ. Between the last layer with a low refractive index n _N = 1.38 and the glass with n _G = 1.5 there is a final _layer with «Ml = 1.7 with a thickness of 0.2 μm. Between the last high-index layer with Hu = 2.3 and air, a layer with H ^ ₂ = 1.38 and a thickness of 0.4 μ is provided. As can be seen from the reflection curves according to FIGS. 1 and 2, the secondary maxima are significantly reduced by the layer composition according to the invention compared to the known edge filters.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Optical edge filter, which consists of an alternating layer system of layers with alternating high and low refractive index, whereby the individual layers, based on a wavelength A ₀ , have approximately the optical thickness X ₀ IA , characterized by the combination of the following features: