DE2207785B2 - Optischer Interferenzfilter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen optischen Interferenzfilter mit zwei parallelen Übertragungs- und Reflexionsflächen, die einen Abstand voneinander aufweisen, der ein Vielfaches der halben übertragenen Wellenlänge beträgt.

Es ist bekannt, einen optischen Interferenzfilter dadurch herzustellen, daß zwei halbtransparente Spiegel parallel zueinander und in einem bestimmten Abstand voneinander angeordnet werden. Das Auftreffen des Lichts auf die Außenfläche eines dieser Spiegel bewirkt, daß sich zwischen den Spiegeln stehende Wellen, d. h. Interferenzwellen bilden, vorausgesetzt, daß der Abstand zwischen den Spiegeln ein Vielfaches der halben Wellenlänge des Lichts beträgt, wobei dieses Licht sodann durch beide Spiegel hindurch übertragen wird. Diese Anordnung bildet daher einen Resonanzfilter mit einer Anzahl von Übertragungsspitzen für LichtweHen, die diese Eigenschaften aufweisen. Üblicherweise ist man jedoch daran interessiert, eine oder mehrere dieser Spitzen zu erhalten, d. h., die verbleibenden Spitzen müssen unterdrückt werden, was üblicherweise mittels eines zweiten Filters durchgeführt wird. Dieser besteht beispielsweise aus einer gefärbten Glasplatte, die hinter dem Interferenzfilter im Übertragungsweg des Lichts angeordnet ist. Falls lediglich Wellen innerhalb des sichtbaren Wellenlängenbereiches durchgelassen werden sollen, läßt sich die Unterdrückung der unerwünschten Frequenzen gewöhnlich leicht durchführen. Falls jedoch der interessierte Wellenlängenbereich innerhalb des ultravioletten Frequenzbereiches liegt, ist es häufig äußerst schwierig, die unerwünschten Wellenlängen zu unterdrücken. Ein Verfahren zur Lösung dieses Problems besteht darin, eine Anzahl der oben beschriebenen Interferenzfilter hintereinander, d. h. in Reihe anzuordnen und zwischen den Spiegeln der einzelnen Filter unterschiedliche Abstände vorzusehen, um in den verschiedenen Filtern unterschiedliche Spitzen zu unterdrücken. Bei einem solchen System paralleler Spiegel erhält man jedoch immer Übertraglingsspitzen für Wellenlängen, die in wenigstens einem Filter in Resonanz stehen und durch die anderen Filter nicht vollständig unterdrückt werden, d. h. für solche Wellenlängen, bei denen der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Spiegeln ein gerades Vielfaches eines Viertels der Wellenlänge beträgt, wogegen keiner dieser Abstände einem ungeraden Vielfachen eines Viertels der Wellenlänge entspricht.

Aus der deutschen Auslegeschrifl 1135 199 ist ein Interferenzfilter bekannt, das aus mehreren Aufdampfschichten besteht, wobei sich niedrigbrechende und hochbrechende Schichten abwechseln. Es wird hierdurch ein reflektierendes System erzielt, mit dem eine Reflektion nur von erwünschten Frequenzen erzielt wird. Dieses Filter kann man beispielsweise als

ίο Spiegel in einem Fabry-Perot-Filter verwenden. Des weiteren ist aus dieser Druckschrift bekannt, ein absorbierendes Material zu verwenden, auf dem die Mehrfachschichten zur Unterdrückung der unerwünschten Frequenzen aufgebracht sind. Der Nach-

teil der absorbierenden Schichten besteht darin, daß sie Streulicht erzeugen.

Aus der deutschen Patentschrift 716 153 ist ein Fabry-Perot-Filter bekannt, bei dem zwischen reflektierenden Flächen, welche durch ein Abstandhalten

so des Mediums voneinander getrennt sind, stehende Wellen sich ausbilden. Mit dem bekannten Filter ist es möglich, für eine oder mehrere Frequenzen Durchlässigkeiten zu erzielen. Außerdem ist vorgesehen, dem abstandhaltenden Medium, welches aus Kollodium bestehen kann, einen Farbstoff zur Absorbierung von Licht einer bestimmten Wellenlänge zuzufügen. Die unterdrückten Wellenlängen hängen bei dem bekannten Fabry-Perot-Filter von den Eigenschaften des absorbierenden Materials ab. Weiterhin ist es aus der deutschen Offenlegungsschrift 1901977 bekannt, auf ein Fabry-Perot-Filter eine Kollodiumschicht als absorbierende Schicht aufzubringen. Bei den bekannten Filtern ergibt sich der Nachteil, daß Streulicht entsteht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen und einen optischen Interferenzfilter mit zwei parallelen Spiegeln zu schaffen, bei dem die unerwünschten Übertragungsspitzen unter Vermeidung von Streulicht unterdrückt werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem optischen Interferenzfilter der genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, daß wenigstens eine energieabsorbierende Schicht zwischen den Reflexionsflächen in einem Abstand von diesen angeordnet ist, der ein Vielfaches der halben übertragenen Wellenlänge beträgt.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß unter Vermeidung von Streulicht die Absorption der Energie der unterdrückten Wellenlängen in Wärme umgewandelt wird. Die absorbierende Schicht zwischen den reflektierenden Oberflächen wird so angeordnet, daß sie an den Knotenpunkten der hindurchgehenden Wellen liegt.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform an Hand der Zeichnung. Diese zeigt schematisch einen Filter gemäß der Erfindung.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind zwei Spiegel 1 mit einer bestimmten Durchlässigkeit vorgesehen, die parallel zueinander und im Abstand d voneinander angeordnet sind. Das auf einen der Spiegel 1, d.h. auf den oberen Spiegel gemäß der Zeichnung, auftreffende Licht bewirkt, daß sich zwischen den Spiegeln 1 stehende Wellen ausbilden, vorausgesetzt, daß der Abstand d ein gerades Vielfaches der halben Lichtwellenlänge beträgt. Das Licht anderer

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Wellenlängen wird unterdrückt und geht nicht durch ters in dem Maße abnimmt, wie die Anzahl der WeI-die beiden Spiegel 1 hindurch. In der Zeichnung be- lenbäuche zwischen den Spiegeln zut. Man ist zeichnen die Symbole λ_χ, λ, und I₃ Licht mit den daher bestrebt, eine Wellenlänge zu verwenden, die Wellenlängen 2 d, d und 2/3 "d. Die stehenden Wellen eine hohe Anzahl Knoten und Bäuche zwischen dem dieser Wellenlängen sind zwischen den Spiegeln 1 an- S Filter aufweist. Auf Grund der Einführung der abgezeigt. Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß alle sorbierenden Schicht2 zwischen die Spiegell ist es Frequenzen, deren halbe WeUenlänge ein Vielfaches möglich, eine beliebige Anzahl von Lichtwellen zu des Abstandes d beträgt, durch den Filter hindurch unterdrücken, die sowohl tiefere Frequenzen als die übertragen werden. Die bisher beschriebene Anord- zu übertragende Frequenz aufweisen als auch höhere nung ist an sich bekannt. io Frequenzen aufweisen, die tiefer als die doppelte Erfindungsgemäß ist nun zwischen die Spiegel 1 übertragene Frequenz sind. Wenn beispielsweise die eine lichtabsorbierende Schicht 2 eingesetzt. Diese Schicht 2 in einem Abstand dlA von einem der Spie-Schicht2 soll keinerlei Übeitragungs- oder Refle- gell angeordnet wird, werden alle aus der Zeichxionseigenschaften aufweisen und kann beispiels- nung ersichtlichen Wellenlängen unterdrückt und leweise aus Chrom bestehen. Beim dargestellten Aus- 15 diglich die Wellenlänge d/2 sowie eine Anzahl Freführungsbeispiel ist die Schicht 2 im Abstand d/2 von quenzen mit einem höheren Vielfachen vollständig den Spiegemi angeordnet. An dieser Stelle haben durch den Filter hindurchgelassen. Die Unterdrükdie Wellen X₁ und X₃ einen Bauch und werden daher kung der Wellenlängen X₁ und X₃ wird jedoch nur ungelöscht, da die Schicht 2 absorbierend ist. Licht mit vollständig sein, da die Schicht in diesem Fall nicht der Wellenlänge d sowie Licht, bei dem der Abstand ao an der Mitte eines Bauches dieser Wellen angeordnet d/2 ein Vielfaches der Wellenlänge beträgt, hat je- ist. Die vollständige Unterdrückung dieser Wellendoch an der Stelle, an der sich die absorbierende längen ergibt sich jedoch dann, wenn die Schicht 2, Schicht 2 befindet, einen Knoten, weswegen es den wie aus der Zeichnung ersichtlich, im Abstand d/2 Filter durchläuft. Die durch diesen Filter unterdrück- von den Spiegeln 1 angeordnet ist. Darüber hinaus ten Wellenlängen könnten statt dessen selbstver- 25 kann auch immer eine beliebige Anzahl tieferer Freständlich auch theoretisch dadurch unterdrückt wer- quenzen vollständig unterdrückt werden, indem eine den, daß die Spiegel im Abstand d/2 voneinander an- ausreichende Anzahl absorbierender Schichten zwigeordnet werden. Theoretische Berechnungen und sehen die Spiegel eingesetzt wird, wodurch sich eine praktische Versuche beweisen jedoch, daß die Band- beliebig enge Bandbreite der übertragenen Frequenz breite der Übertragungsspitzen eines Interferenzfil- 30 erzielen läßt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Optischer Interferenzfilter mit zwei parallelen Übertragungs- und Reflexionsflächen, die einen Abstand voneinander aufweisen, der ein Vielfaches der halben übertragenen Wellenlänge beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine energieabsorbierende Schicht (2) zwischen den Reflexionsflächen (1) in einem Abstand von diesen angeordnet ist, der ein Vielfaches der halben übertragenen Wellenlänge beträgt.

2. Interferenzfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die energieabsorbierende Schicht (2) aus Chrom besteht.