DE2143504C3 - Aus einer Mehrzahl von abwechselnd hoch- und niederbrechenden lichtdurchlässigen Schichten bestehendes, auf einem lichtdurchlässigen Träger aufgebrachtes, Innerhalb eines vorgegebenen Wellenlängenbereiches ein bestimmtes Wellenlängenband reflektierendes, die Strahlung der übrigen Teile des genannten Bereiches hindurchlassendes Interferenzfilter - Google Patents

Description

ma'.oren. .

Die Grundlage der meisten Interferenzvielscnichtfilter bilden Schichtpakete, die periodisch aus hoch- und niederbrechenden Schichten aufgebaut sind. Für Minusfilter verwendet man meist eine Schichtenfolge gemäß dem Schema Al. B, A. B ... B, A 2, wobei A eine Schicht mit dem Brechungsindex n_A und einer optischen Dicke von /^/4 der mittleren Wellenlänge /,, des Sperrbereichs bedeutet. -4,2 eine ebensolche Schicht jedoch von halber Dicke, nämlich /^/S und i\_B eine Schicht mü dem Brechungsindex Ji^ und der Dicke λ,,/4 (hier und im folgenden wird unter Schichtdicke stets die optische Schichtdicke verstanden). Es lassen sich für das Schicht paket als Ganzes ein sogenannter äquivalenter Brechungsindex N und eine äquivalente Dicke als Funktion der Wellenlänge angeben.

Für den äquivalenten Brechungsindex gilt nach Epstein. JOSA 42. 806 (1952) Formel (5):

.V =- (1 sin /') Λί_ι: = -/ Λ/₂₁ sin /'

wenn man ; (bei 1 ρ si e i n) durch /' ersetzt. Daraus foiül

oder

sin /'

Ai₂₁

sin /'

AZ₂,
M₁₂

VZ₂₁ und A/,_; werden in der obengenannten Arbeit von E ρ s t c i η in den Formeln (7) und (8) bestimm). In unserem Falle ist

"«■

Die \orlicuende Erfindung bezieht sich aiii so-Miannte Minuslilter. welche ai - einer Mehrzahl <>■ ■"wechselnd hoch- und nieder brechender, auf einer :iterlage aufgebrachter dünner Schichten aufgebaut n.l I intfr Miiiusfilien werden definitioiiM^emäß im wobei

gesetzt wurde und /₍₁ die Wellenlänge

3 4

ι, für die die optische Dicke , ist. Damit ergib' sich:

J₁₂ = - ]sm-~ :" -cos - -:■' -i- . ( ' - ■ Mcos ■ ' ■ sin - - + . ( ^ + -"} ■ sin --- η a 12/. 1 ,. ι \n_ti η J 2 /.' 2 / 2 V»« η J 2

./,, = Di₄ sin --· -- cos - y -r r ( ' ι- ")cos . " sin . ' - --- ( - "sin . I 2 /. 2/2 V'ifl η J 2 /. 2 /. 2 \n_tt η J 2

)der nach einigen Umformungen

cos

COS

I + n_B_ H₁

1 -f- ιι_Β n„

Analog ergibt sich aus I psieins Formeln. Ι4ι und (6ι

/ - 2 arccos I 1 - , sin" _

.7 V 2 π. Hu 2 f.

Die Pig.. 1 gibt eine graphische Darstellung dieser Funktionen für drei verchiedene Werte des Quotienten ρ — n_Hn_A. In Wellenlängcnbereichen. wo der äquivalente Brechungsindex einen reellen Wert besitzt, verhält sich das Schichtpaket wie eine einzige Schicht mit dem Brechungsindex N und der Dicke ι· Γ. wobei r die Zahl der Perioden (Schichtpaare) des Schichtpaketes bedeutet. Für Wellenlängen dagegen, für welche der äquivalente Brechungsindex imaginär wird, was in der Nähe von Z₁₁/. = 1 der 1 all ist (s. Fig. 2), ist das Schichtpaket hochreflektierend, und jede zusätzliche Periode (Schichtpaarι vermindert die Transmission im Reflexionsband weiter. Man ersieht, daß die Kurven für die drei verschiedenen Brechwertsverhältnisse ähnlich sind, d. h.. daß die äquivalenten Brechungsindizes ähnliche D;spersionv charakteristiken aufweisen.

Ersetzt man in Gleichung (I]

durch 2

ergibt sich keine Änderung im Wert für ^lN
kann man schreiben:

_N (/.„//) n_A

Folülich

(31

N(2 - ;._υ;.ι ·

Es ist bekannt, daß die Transmission einer Schichtanordnung der beschriebenen Art auf einer Unterlage mit dem Brechungsindex n_s in einem umgebenden Medium mit dem Brechungsindex n_M gleich ist wie für eine Anordnung mit derselben Schichtstruktur, bei welcher alle Brechungsindizes (einschließlich der Brechungsindizes der Unterlage und des Mediums) durch ihre reziproken und mit einem bestimmten Faktor χ multiplizierten Weite ersetzt sind Die Fig. 3 zeigt schematisch den Aufbau zweier solcher gleichwertiger, reziproke! Sys!emc.

In der Praxis entsprechen die Durchlaßbereiche gewöhnlicher Yiclsehichtinterfe-enzfiltci nie den gestellten l-ordcrungen. Vielmehr weist die Tun., missioiiskurve infolge sekundärer Reflexionsbanden stets eine gewisse Welligkeit auf. deren Beseitigung en Hauptproblem bei der Konstriktion von Interferenzfiltern darstellt. Es zeigt suli. da 15 diese Weiligkeil um so stärker in Erscheinung tritt, je niedriger die lr;msmkonn im Snnrrberck'h ist. das beclcuUN ie ltoIV.m die Zahl der Schichten ist. aus denen das Filter besteht. Die F' i g. 2 zeigt die normierte Transmissionskurve eine> z/4-Vielschichtinlerferen/.filters aus 19 Schichten, wobei T die durchgelassene und 7,", die einfallende Strahlungsenergie. / die Wellenlänge und /.,, die mittlere Wellenlänge des Sperrbcrcichs bedeutet. Der Brechungsindex der niedrigbrechenden Schichten betrug 1.56, derjenige der hochbrechenden Schichten 2.34. Ein derartiaes Filter in abgekürzter Schreibweise durch die Angaben 1.56/H (LHjP/1,56. mit n„ - 2,34 und »;, = 1,56 darstellbar ist für viele Anwendungen in der optischen Technik wegen seiner Welligkcit nicht geeignet.

Eine weitgehende Beseitigung dieser Welligkeit, die sogenannte Glättung, erschien nach dem bisherigen Stand der Technik jeweils nur auf einer Seite des Sperrbereiches, nicht aber auf beiden Seiten gleichzeitig möglich. Es ist bekannt, daß die Welligkeit in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich vermindert werden kann, wenn es gelingt, mit Hilfe zweier zusätzlich auf beide Seiten des Grundsystems anzubringender Gruppen von Hilfsschichten Phase und Reflexionsvermögen für jede Wellenlänge des Arbeitsbereiches richtig aufeinander abzustimmen. Diese Methode war jedoch sehr mühsam, da kein systematisch zu bestreitender Weg zur Lösung dieser Aufgabe bekannt war.

In der Zwischenzeit wurde zwar von verschiedenen Autoren gezeigt, wie Filter konstruiert werden können die in einem verhältnismäßig breiten Wellenlängenbereich gut geglättet sind, doch auch dies wiederutr nur mit der Einschränkung, daß bei einem Minus (ilter nur der Transmissionsbcreich auf einer nacl Wahl nifdei kurzwelligen oder langwelligen Sei'u ile> Sperrbereiches geglättet werden konnte: dalx /e'.iJte sIlIi. .ΐ«ιfΛ eine Verbesserung auf der eine; >,i.-'.u emc Ver-oilccnleriim' mi de: ,üideren Vm'c /u ! olge hau-

Die vorliegende Ertindiini¹ hat sich dcmgegenübe zur \uliiabe gestellt, einen Sehichlaufbau für ei; MiiHi'-lilier an/ugeben. welcher eine Acilgchend ( Haltung auf beiden Seilen des Sperrbereiches zuläß Das erfindungsgemälk. aus einer Mehrzahl vo

■ ' 'iisehui Im■ h- und niedeihrechenden lichtdurcf inen Schichten 1-cstelv nde. auf einem lich'.durchläf

sigen Träger aufgebrachte, innerhalb eines vorgegebenen WeHenlängenbereiches ein bestimmtes Wellenlängenband reflektierende, die Strahlung der übrigen Teile des genannten Bereiches hindurchlassende Interferenzfilter, welches ein periodisch symmetrisch aufgebautes Innensystem aufweist, und wobei beidseitig aus je einer Gruppe hochbrechender und einer Gruppe niederbrechender alternierender Schichten aufgebaute reflexionsvermindernde Außensysteme zur Schwächung unerwünschter sekundärer Reflexionsbanden vorgesehen sind, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten einer der genannten Gruppen der Außensysteme denselben konstanten Brechungsindex n_cnns, besitzen wie eine erste Schichtengruppe des Innensystems und daß für jede der anderen der genannten Gruppen der Außensysseme mit einem von n_cims, abweichenden variablen Brechungsindex »,-die Bedingung erfüllt ist, daß der Betrag des Produktes von \n_cms, - n_{\ mal d, kleiner ist als der Betrag dieses Produktes für die Schichten des Innensystems mit einem von n_consl abweichenden Brechungsindex, wobei d, die Schichtdicke bedeutet.

Zwar war es aus DT-AS 16 22 862 bekannt, bei einem periodisch-symmetrischen Innensystem beidseitig reflexionsvermindernde Außenschichten vorzusehen, um die Dämpfung der Nebenmaxima entweder auf der einen oder der anderen Seite des Gebietes hoher Reflexion zu bewirken. Jedoch waren hierbei bisher Kompromisse unvermeidlich, da der äquivalente Brechungsindex des Innensystems eine hohe Dispersion und Sprünge aufweist, und der reflexionsvermindernde Belag, wenn er nur nach bekannten Formeln für die bestimmte Wellenlänge berechnet wird, nur bei dieser Wellenlänge eine optimale Reflexionsverminderung erbringen kann, bei Wellenlängen dagegen, die davon nur wenig abweichen, bereits eine wesentlich geringere refiexionsvermindernde Wirkung erzielt wird oder sogar eine Reflexionserhöhung auftritt. Dieses bekannte Filter, dessen Außenschichten nur eine beschränkte reflexionsvermindernde Wirkung besitzen und z. B. bei höherer Schichtenzahl des Innensyscms versagen, entspricht nicht dem Patentanspruch, da auf jeder Seite nur eine Ubergangsschicht vorgesehen ist, so daß das im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches angegebene Merkmal, zu dessen Verwirklichung eine Mehrzahl von Schichten erforderlich ist, nicht erfüllt werden kann. Gemäß Patentanspruch 1 ist u. a. vorgeschrieben, daß eine Gruppe von Schichten des Außensystems denselben Brechungsindex aufweist wie eine Schichtengruppe des Innensystems. Im bekannten Falle ist dies ausgeschlossen, da eine einzelne reflexionsvermindernde Schicht, wenn sie als solche wirksam sein soll, auf jeden Fall einen von den Schichten des Innensystems abweichenden Brechungsindex besitzen muß.

Ein erfindungsgemäßes Filter kann verwirklicht werden in folgenden Schritten:

1. Man wählt die beiden Schichtsubstanzen für die Schichten des periodischen Schichtpaketes Aß. S, /4, B ... B. /4/2 (des Innensystems).

2. Man bestimmt die Zahl ν der Perioden des Innensyslems, die erforderlich sind, um den gewünschten Sperrbereich zu erhalten, gemäß den Gleichungen

T_RB * 4 ■ (n_sn_M/n_A) ■ {η_Β·'η_Α]²\ (n_A > n_B) (4)

T_R„ =fc 4 · (n^/n.s /i„) · (n.₄Zn_B)^2v. (n„ > n_A\ (5) T„o die Transmission bei der Bczugswellen-

länge /₍, in der Mitte des Reflexionsbandes bedeutet.

3. Man berechnet die symmetrisch auf beiden Seiten des beschriebenen Schichtpaketes anzubringenden Übergangsschichten derart, daß sie für Strahlung der Wellenlänge/.,, einen reflexionsfreien Übergang zwischen dem für die Einbettung der gesamten Schichtanordnung vorgesehenen Medium n_A und dem Innensystem mit dem äquivalenten Brechungsindex Λ' ergeben würden.

Das so berechnete Filter kann mit bekannten Techniken, am besten durch Aufdampfen der Schichten im Vakuum, hergestellt werden. Weiter unten wird gezeigt, wie in weiterer Ausgestaltung der Erfindung das Erfordernis der Einbettung der gesamten Schichtanordnung in ein auf beiden Seiten gleiches Medium mit dem Brechungsindex η_Λ umgangen werden kann. Es sei bemerkt, daß die Glättung der beider, Transmissionsbereiche eines erfindungsgemäßen Minusfilters darauf beruht, daß die starke Dispersion des Brechungsindex N. welche sich für das periodische Schichtpaket ergibt, annähernd durch die ähnliche Dispersion der beiden Außensystemc auf beiden Seiten des Reflexionsbandes kompensiert wird. Da diese Kompensation jedoch nur für je ein bestimmtes Weilenlängenpaar vollständig sein kann, ist die riehtige Wahl der Bezugswellenlängen bei der Berechnung der Außensysteme von großer Bedeutung, und es empfiehlt sich, die Außensysteme für verschiedene Wellenlängen zu berechnen und den für eine bestimmte Anwendung besten Fall herauszusuchen.

In der nun folgenden Beschreibung von Erfindungsbeispielen wird die fachübliche abgekürzte Schreibweise zur Darstellung von Schichtstrukturen verwendet. Dabei bedeutet die erste Zahl (wenn angegeben) den Brechungsindex des Mediums auf der einen Seite des Schichtsysems, 1,56, also z. B. ein Glas mit dem Brechungsindex !.56. Die Bezeichnungen .4. .4 1. .4 2... U. B\. B2... usw. bedeuten ver·- schiedene Schichten mit den Brechwerten H₄. H₄₁.

₂ . /!,,·. n_m. ίΐ_Π2 .. . usw. Die Dicke dieser Schichten \slid vorher festgelegt; im Rahmen dieser Beschreibung sind damit stets Schichten von λ/4 optischer Schichtdicke gemeint, wobei ;. eine Bezugswellenlänge ist und die optische Schichtdicke bekanntlich durch das Produkt aus Brechungsindex und geometrischer Dicke definiert ist. Ausdrücke wie Aß. B/2. B 1/2. B2;2 usw. bedeuten die entsprechenden Schichten jedoch von halber optischer Schichtdicke: hier also Λ/8 statt Λ/4. Ein Klammerausdruck, z. ß. (Aß, B 2, A12) bedeutet eine Schichtenfolge mit den entsprechenden Schichten, wobei ein etwaiger hochgestellter Index angibt, daß die in der Klammer angegebene Schichtenfblgc sich entsprechend oft wiederholt. Zu beachten ist, daß bei einer solchen Wiederholung gleichartige Schichten aneinanderstoßen können z. B. zwei /1/2 Schichten, die zusammen auch als eine einzige Schicht der Dicke A aufgefaßt werden können. Statt (/4/2, B, Aß)³ könnte also auch Aß B A B A B Aß schreiben. Zur Darstellung symmetrischer Schicht-Strukturen mit vielen Schichten ist die erstgenannte Schreibweise oft praktischer. Die bei einem Ausdruck zuletzt angegebene Zahl bedeutet den Brechungsindex des angrenzenden Mediums auf der anderen Seite des Schichtsystems.

Nachstehend wird ein erstes Ausfiihrungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Wir nehmen für das Innensystem ein symmetrisches Schichtpaket mit 6 Perioden (1· = 6), mit niedrigbrechenden Schichten

mit dem Brechungsindex n_A - 1,56 und hochbrechenden Schichten mit dem Brechungsindex ,¹I₈ — 2.34. also ein Paket von insgesamt 13 Schichten mn dem Aufbau AjIB AB AB ABABAB .42, was auch Juan (All, ß, AjTf dargestellt werden kann. Diesem Innensystem kommt nach den vorerwähnten Formeln ein äquivalenter Brechungsindex von N und eine äquivalente Gesamtdicke von >■/' zu. Für das einen reflexionsfreien übergang zwischen diesem Innensyslem und einem Einbettungsmedium mil dem Brechungsindex η, vermittelnde Außensystem wählen wir in diesem Beipiel ebenfalls ein periodisches Schichtsystem, das einer reflexionsvermindernden Einfachschicht äquivalent ist. Bekanntlich gilt für eine solche Einfachschicht-Refiexionsverminderung die. Beziehung

N(n_Aln_h

= I »4

wobei N (n_Mn_m) den äquivalenten Brechungsindex des Innensystems und /I₄ den Brechungsindex des angrenzenden Mediums und N (n_Ai n_H2) den Brechungsindex der reflexionsvermindernden Einfachschicht oder hier den äquivalenten Brechungsindex des einer solchen Einfachschicht äquivalenten Außensystems bedeutet. Die optische Dicke einer reflexionsvermindernden Einfachschicht müßte /./4 oder ein ungerades Vielfaches davon sein; das bedeutet, daß für das Außensystem in vorliegendem Beispielsfalle eine entsprechende Beziehung gelten muß.

Um eine gute Glättung der Transmissionskurve besonders in den an den Sperrbereich angrenzenden Teilen des Transmissionsbereiches zu erhalten (worauf es bei vielen Anwendungen besonders ankommtI. wählen wir ais Bezugsweilc-nlängc ;_fl für die Berechnung der Außensysteme diejenige Wellenlänge, für welche das periodische Sehichtpaket eine äquivalente Dicke von Γ = 3 A₀H aufweist.

Durch Einsetzen von n_A -- 1.56. n„ 2.34 u-id /' — 3/,,/8 in Gleichung (2) errechnet man/^₁V. ·--= 0.72. und mit Gleichung (1) findet man für dieses Verhältnis den äquivalenten Brechungsindex Λ' In₄. >;„) = i.^5. Aus den Gleichungen (6) und (1) ergibt sich sodann für fj_B: der Wert 1.91. Da die Bandbreite einer Einfachschichlrcflexionsverminderung nicht sehr groß ist und die Glättung besonders in der Nähe de? Reflexionsbandes erzielt werden soll, müssen wir die Schichtenfolge Aß Bl Aß zweimal anwenden. Die F i g. 4 zeigt die Transmissionskurve der sich ergebenden Gesamtanordnung.

Gemäß den vorstehenden Ausführungen und in der üblichen abgekürzten Schreibweise besitzt diese den Aufbau:

1,56/(^4/2 Bl Aßf(Aß Bl Aßf(Aß Bl Λ/2)*/1,56 mit n_A = 1,56, n_M = 2,34 und n_B1 — 1,91.

Unter den erfindungsgemäßen Anordnungen zeichnen sich diejenigen durch besondere Einfachheit des Schichtaufbaues aus, bei denen entweder der Brechungsindex der hochbrechenden oder der niederbrechenden Schichten des Imnensystems gleich ist eiern Brechungsindex des Einbettungsmediums. Besonders vorteilhafte Lösungen ergeben sich, wenn die Außensysteme so bestimmt werden, daß die Differenz des Brechwertes benachbarter niederbrechender und hochbrechender Schichten von dem konstanten Wers dieser Differenz im Innensysteim ausgehend innerhalb des AuSensystcms allmählich nach außen hin abfällt

und mit den Schichten, die an das Einbettungsmedium angrenzen, den kleinsten Wert erreicht.

Zwei Beispiele dieser Art zeigen die Fig. 5 und 6. Das Beispiel der F 1 μ. 5 besitzt den Aufbau:

:.56/1/1 2 ß3 A:1)'(A 2 Bl Aß\ (A₁I B\ A 2|" (.■1,2 Bl Al) (A 2 Ö3 .-1/21/1.56 mil >i, - 1.56. ii_B1 - 2.34. n_B1 - 1,95 und η_ιιλ - 1,86, dasjenige der 1 i μ. (ι den Aufbau:

K56I.1 Γ B5 Al) (A:l BA .4/2) (All B3 A;l)

1.1 2Ö2.-1 2l(.4'2fll .4·2>"(.4·2ο2Λ/2|Μ;2ο3 4 2| (■12 BA Al) (.4/2 «5 4.2|/1.56 mit >!., ^ 1.56.

n_m :--■ 2.34. ;i„, = 2,10. /i_H, ^ 2,02, /i_H4 =-- 1.S5. /i„, 1.74.

in der Fig. 5 ist nur die langwellige Seite der Transmissionskurve (/^₁/. 1) dargestellt, und /um Vergleich sind außerdem noch die einsprechenden Kurven der Beispiele 4 (Fig. 4) und 6 (Fig. 61 eingetragen. Beispiel 6 weist, wie aus dem Aufbausehema ersichtlich ist, vierstufige, Beispiel 5 zweistufige und Beispiel 4 einstufige Außensysteme für den übergang vom Innensystem ?.um beidseitig gleichen Einbeuunj-smedium auf, und entsprechend ist auch die Welligkeit der erwähnten Systeme verschieden.

Ein ebenfalls vierstufiges Außensystem zeigt das Beispiel der Fi ü. 7, mit dem Aufbau:

400/(.4;2 BS AjI) (Aß BA All) (.4/2 ß3 .4,-2)

(1,2 ß2/4/2)1.4 2 ßl AßT (.47 ß2 Aß)(A:l ß3 .4,2) (.4.2 BA Al) S,4/2 ß5 .4.2)/4.CK) mit n._t - 4,00.

H_l(1 = 1.80. n_B2 = 1.99, /i„ = 2,35. «_w = 2.96. n_B5 ---- 3.61.

Zu beachten ist. daß die Einbettung dieses 1-ilters in ein hochbrechendes Medium vom Brechungsindex 4 erfolgte.

Die Erfindung kann auch angewendet werden auf Inncnsysteme. die nicht aus /./4 Schichten aufgebaut sind. Die Fi μ. 8 gibt den äquivalenten Brechungsindex einer Schichtstruktur ,4-ß-zl für drei verschiedene Brcchwertverhähnissc. Wie man ersieht, sind diese Kurven g.inz ähnlich denjenigen der Fig. 1. Da jedoch in diesem Falle die Gleichung (3) nicht mehr anwendbar ist. müssen die reflexionsvermindernden AußcnsysicMie auf anderem Wege gefunden werden. Eine einfache Möglichkeit besteht darin, auch für die Außensysteme eine ähnliche Struktur wie für die InnensWeme Ά-Β-Α) zu benutzen, wobei jedoch ,■;„ im Außensystem linear von innen nach außen abnimmt. Als Beispiel für ein solches Filter sei hier angegeben:

\,56I{AB5 A)(A B4 A)(ABT, A)(A Bl A)(A B\ Af (A Bl A) (A S3 A) (A BA A) (A B5 A)11, 56 mit n_A = 1,56, n_m = 2,34, Ji₈₂ = 2,184, n_B3 = 2,028. Ji₁₁₄ = 1,872 und n_BS = 1,716.

Die F i g. 9 zeigt die Transmissionskurve desselben. Die zuletzt erwähnte Konstruktionsmethode kann auf alle Brechwertverhältnisse und auch auf periodische Schichtanordnungen mit mehr als zwei Schichtmaterielien angewendet werden.

Die bisher beschriebenen Beispiele erfordern mehrere Schichtsubstanzen. Dies bedeutet in der Praxis einen gewissen Nachteil, weil Schichtmaterialien, welche nicht nur bezüglich ihrer optischen, sondern auch hinsichtlich ihrer aufdampftechnischen und mechanischen Eigenschaften genügen, nur in begrenzter Zahl zur Verfügung stehen. Es ist möglich, in einem Schichtsystem Schichten von gegebenem Brechwert durch Schichten von anderem Brechwert, aber mit geänderter Dicke, zu ersetzen. Fig. 10 zeigt den

709 624/151

normierten äquivalenten Brechungsindex einer Schichlstruktur α Aß bB iiA'2 mit >i_H /ti., = const. = 1.5 und

ft = (/) -«)/((? + a) = 0. 0,2. 0.4. 0.6. 0.8 (wobei a und b Verhältniszahlen sind, deren absolute Beträge nicht festgelegt sind), mit konstantem Brechwerlverhältnis jedoch verschiedenem Dickenverhältnis. Für /<,// 6 sind diese Kurven denjenigen der F i g. 1 und 8 vergleichbar, was zu einem Schichisystem mit der Struktur

1.56/(^/1/2 b,B O_xAß) (α,Αβ />,B a,Aß) . . . («,„/1/2 b_i0B a^Aßf . .. (o,/1/2 />,ß «,/l/"2)/1.56 mit n₄ = 1.56 und n_B = 2,34 und α, = 1.90.«, = 1,80 ... «,„ = 1.0 und />, = 0,10, b₂ = 0,20 ... />_1Q = 1,00 führt. Die Transmissionskurve dieses Beispiels ist aus Fig. 11 ersichtlich. Der Nachteil dieser Lösung, die nur zwei verschiedene Schichtmalcrialien erfordert, ist aber, daß eine größere Zahl von Ubergangsschichten benötigt wird.

In den obigen Beispielen wurde davon ausgegangen. daß das Schichtsystem in ein auf beiden Seiten gleiches Medium eingebettet wird, dessen Brechungsindex mit dem Brechungsindex entweder der hochbrechenden oder der niederbrechenden Schichten des Innensystems übereinstimmt. Diese in der Praxis nicht immer erfüllbare Bedingung kann umgangen werden, in dem zusätzliche refiexionsvermindernde Schichten zwischen den genannten Außensyslemen und den angrenzenden, der erwähnten Bedingung nicht genügenden Medien eingefügt werden. Die Berechnung dieser zusätzlichen refiexionsvermindernden Schichten, die so zu bestimmen sind, daß ein reflexionsfreier übergang zwischen den Außensystemen und den angrenzenden Medien von beliebigem Brechungsindex erzielt wird, erfolgt auf bekannte Weise analog der oben beschriebenen Methode zui Bestimmung der reflexionsvermindernden Außensysteme. Die Fig. 12 zeigt die Transmissionskurve eines Minus-Grünfilters, welches auf einer Konstruktion ähnlich derjenigen der F i g. 4 beruht, wobei aber die angrenzenden Medien durch Glas als Unterlage und Luft dargestellt werden. Dieses Beispiel besitzt die Struktur

1.52/(3B2 3.4)²(3ßl 3/l)^h (3B2 3Λ)² ß2 ß2 β3/1,00 mit /?_₄ = 1,56, n_m = 2.34, /i_e2 = 1,91, n„_, = 1,38

= 530 nm.

In allen angeführten Beispielen ist die Struktur des Filters angegeben, welche durch die Dicken und Brechzahlen der Schichten definiert ist. Die Erfindung bezieht sich nur auf diese Struktur, nicht dagegen auf die Frage, wie eine einzelne Schicht von bestimmter Dicke und bestimmtem Brechungsindex hergestellt wird. Für die in den Beispielen erwähnten Brechzahlen stehen dem Fachmann entsprechende Schichtmaterialien zur Verfügung. Wie oben erwähnt, stellt das Aufdampfen im Vakuum heute die gebräuchlichste Methode zur Aufbringung der Schichten auf entsprechenden Unterlagen (meist Glasplatten) dar. Die erfindungsgemäßen Schichlstrukturen können aber natürlich auch mit anderen Schichtherstellungsmethoden verwirklicht w^:erden z. B. durch Kathodenzerstäubung der Schichtstoffe oder durch chemische Niederschläge Betreffend die Schichtherstellungstechnologie gibt es eine ausgedehnte Fachliteratur; erwähnt sei »Handbook of Thin Film Technology« von Leon I. M a i s s e und Reinhard Glang. McGraw-Hill Book Com pany. 1970.

Hier/.u 12HkUt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Aus einer Mehrzahl von abwechselnd hoch- und niederbrechenden lichtdurchlässigen Schichten bestehendes, auf einem lichtdurchlässigen Träger aufgebrachtes, innerhalb eines vorgegebenen Wellenlängenbereiches ein bestimmtes Wellenlängenband reflektierendes, die Strahlung der übrigen Teile des genannten Bereiches hindurchlassendes Interferenzfilter, welches ein periodisch symmetrischaufgebautes Innensystem aufweist, und wobei beidseitig aus je einer Gruppe hoch brechender und einer Gruppe niederbrechender alternierender Schichten aufgebaute reuexionsverrnindernde Außensysteme zur Schwächling unerwünschter sekundärer Reflexionsbanden vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet.daßdieSchichten einer der genannten Gruppen der Außensysteme denselben konstanten Brechungsindex Ji_111n,,, besitzen wie eine erste Schichtengruppe des Inncnsysiemi und daß für jede Schicht der anderen der genannten Gruppen der Außensysteme mit einem von n_CMi. abweichenden ν ri:iblr*n Rreehungsindex /r die Bedingung erfüllt ist. daß der Betrag des Produktes von i «„„,-"' mal d, kleiner ist als der Betrag dieses Produktes für die Schichten des Innensystems mit einem von Ji₁₁₁₁₁₁, abweichender Brechungsindex, wobei el, die Schichtdicke bedeutet.

2. Interferenzfilter gemäß Patentanspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß der konstante Brechungsindex einer Gruppe von Schichten des Außensystems gleich ist dem Brechungsindex der niederbrechenden Schichten des alternierend aus hoch- und niederbrechenden Schichten aufgebauten Innensystems.

3. Interferenzfilter gemäß Patentanspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß der konstante Brechungsindex einer Gruppe von Schichten des Außensystems gleich ist dem Brechungsindex der hochbrechenden Schichten des alternierend aus hoch- und r.iederbrechenden Schichten aufgebauten Innensystems.

4. Interferenzfilter gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außensysleme die Schichtenfolge .4/2. Bl. .4. Bl. .12 aufweisen, wobei A eine Schicht von /JA optischei Dicke und ß 1 eine Schicht mit anderem Brechungsindex von ebenfalls A/4 optischer Dicke bedeutet, wobei / die *· Wellenlänge minimaler Transmission des Filters darstellt.

5. Interferenzfilter gemäß Patentanspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag des Produktes \n_iO„„ - U₁](I₁ für die mit ihrem Brechungsindex von H₀₁₁₁₄, der einen Gruppe von Schichten des Außcnsystems abweichenden weiteren Schichten desselben von innen nach außen ahn im 1111.

Rahmen dieser Beschreibung optische Filter verstanden, welche innerhalb eines vorgegebenen Wellcnlängenbcreiches ein bestimmtes Weüeniängenband reflektieren, dagegen Strahlung anderer Wellenlängen ' hindurchlassen, fm Idealfalle sollte also die Transmission von einer Wellenlänge /., angefangen bis zu einer Wellenlänge A₂ hundert Prozent, von Z₂ bis /₃ null Prozent und von A₃ bis -U₄. wiederum hundert Prozent betragen. Den Wellenlängenbereich von /., bis A₄ nennt man dann den Arbeitsbereich des Filters, die Bereiche von /., bis Ä, und von A₃ bis Z₄ die Durchlaßbereiche und den Bereich von Z₂ bis A₃ den Sperrbereich. Solche Filter können vielfache Anwendung in der optischen Technik finden, z. B. sind sie wichtig für die Messung des Streulichtes von Monochro-