SU1748112A1 - Интерференционный фильтр - Google Patents

Description

ны слоев зеркал четвертьволновые, а центрального сло  - полуволнова  дл  длины волны

Ч - sin V/1)

где ni - показатель преломлени  сло ; Аорт спектральное положение полосы пропускани  фильтра при падении на него излучени  под углом 0о из воздуха.

Такой фильтр содержит четвертьволновые слои зеркал, а центральный слой - полуволновой по ходу луча дл  заданного угла падени  света и имеет нерасщепленную полосу пропускани  при нормальном падении света и при падении света под углом ро, а в диапазоне углов падени  от 0 до ра имеет меньшее, чем у классического фильтра расщепление полосы пропускани .

Однако известный фильтр имеет ограниченное применение, поскольку при р0 45° расщепление его полосы пропускани  достигает значений 1,5 нм, что приводит к уширению полосы пропускани  и падению пропускани  в максимуме дл  узкополосных фильтров с полушириной менее 5 нм.

Целью изобретени   вл етс  уменьшение расщеплени  полосы пропускани  узкополосных интерференционных фильтров при наклонном падении света.

На фиг. 1 схематически показана конструкци  фильтра; на фиг. 2 - графическое решение интерференционного уравнени , по сн ющее принцип работы фильтра; на фиг. 3 - расчетные угловые зависимости расщеплени  полос пропускани  интерференционных фильтров.

Интерференционный фильтр (фиг. содержит чередующиес  слои двух диэлектриков В с высоким пв и Н с низким пн показател ми преломлени , образующих два зеркала 1, разделенных центральным слоем 2, причем зеркала включают четвертьволновые слои дл  длин волн, определ емых выражением (1), слои 3 и по два прилегающих к центральному слою сло  4 с оптической толщиной в нечетное число раз больше остальных слоев зеркала, Конструкци  фильтра может быть представлена в виде

N(BH)qBqH 28 qHqB N(HB),(2)

или в виде

N(BH)B qHqB 2H qBqH BN(HB), (3) где N +1 - число пар слоев в зеркале;

q - целое нечетное число, а оптические толщины обозначенных через В и Н слоев равны соответственно

d 3Јпв

8 4 1/п&-81п2рь.

(4)

0

5

Принцип работы фильтра можно по снить следующим образом. Положение полосы пропускани  при нормальном (и ее s- и р-составл ющих при наклонном) падении света определ етс  интерференционным уравнением

47Гс1СоЛ 1--гс

-72. GS р - 2 п,(5)

где с - косинус угла преломлени  света в веществе центрального сло ; А-длина волны,

5s,p - сдвиг фазы при отражении света от зеркал со стороны центрального сло .

Как видно из (5), расщепление полосы пропускани  фильтра обусловлено различием хода спектральных зависимостей

n 5S (А) и 5р (А) при наклонном падении света. Расщепление полосы пропускани  отсутствует , если равенство (5) выполн етс  одновременно дл  s-и р-компонент пол ризации падающего света. Это условие соблюдаетс 

с в случае нормального падени  света, дл  которого различие s- и р-компонент отсутствует и дл  угла падени  р0, при котором эффективные оптические толщины всех слоев фильтра кратны четверти длины волны

0 Р Дл  остальных улов падени  света эти услови  нарушаютс  и возникает расщепление полосы пропускани  фильтра На фиг. 2 приведено графическое решение уравнени  (5), дл  чего его удобно представить в виде

 (уЈ--1)Јь,г

где

v Со „, Ц0

v JrСо - косинус угла преломлени 

в веществе центрального сло  при падении

света подуглому 0 из воздуха; As p отличи  истинного сдвига фазы 5s,p от к п. Пр ма  1 (см. фиг. 2) - лева  часть (6) при угле падени  света 30° и р0 45°, кривые 2 и 3 соответственно зависимости As (v) и Др (v) дл  зеркал

известного фильтра, а 4 и 5 соответственно аналогичные зависимости дл  зеркал предлагаемого фильтра.

Как видно из приведенных данных, точки пересечени  зависимостей

Дб (v) и Др (v) с пр мой 1 дл  предлагаемого фильтра наход тс  значительно ближе друг к другу, чем дл  известного, что и обусловливает меньшее расщепление полосы пропускани ,

В качестве примера конкретного исполнени  рассмотрим узкополосные фильтры, состо щие из веществ с различным соотношением показателей преломлени  слоев На фиг. 3 приведены расчетные угловые зависимости расщеплени  A v vs - vp (vs, vp - положение максимумов s- и р-составл ющих полосы пропускани ) при р0 45°. Дл  известного фильтра (конструкци  (3) при пв 2,2; пн 1,32; q 1; крива  1) в диапазоне углов падени  от 0 дсиро имеет место значительное расщепление. Если, в соответствии с изобретением, сделать q 3, то расщепление полосы пропускани  уменьшаетс  на пор док (крива  2). Аналогичное соотноше- ние расщеплений полосы пропускани  дл  известного и предлагаемого фильтров имеет место и при других показател х преломлени . При уменьшении отношени  показателей преломлени  (крива  3, пв 2,0, пн - 1,46, q 3) расщепление также уменьшаетс , а при увеличении (крива  4, пв 2,7; пн 1,32; q 3) растет, но в последнем случае расщепление полосы пропускани  можно уменьшить, увеличива  q (крива  5, q 5). Аналогичные зависимости, но с обратным знаком Л v имеют место и дл  фильтров с центральным слоем из вещества с низким показателем преломлени  (3).

Claims (2)

1. Интерференционный фильтр, содержащий чередующиес  слои двух диэлектриков с высоким и низким показател ми преломлени , образующих два зеркала, разделенных центральным слоем, причем зеркала включают четвертьволновые слои, а оптическа  толщина центрального сло  полуволнова  дл  длины волны

л - Лом / ч .ч

vnf -Sin ро

где ni - показатель преломлени  сло ; Ло« спектральное положение полосы пропускани  фильтра при падении на него излучени  под углом из воздуха, отличающий- с   тем, что, с целью уменьшени  расщеплени  полосы пропускани  при наклонном падении света, оптические толщины прилегающих к центральному слою двух слоев каждого зеркала имеют оптическую толщину в нечетное число раз больше выполненных из тех же веществ остальных слоев зеркал.

2. Фильтр по п. 1,отличающийс  тем, что прилегающие к центральному слою два сло  каждого зеркала имеют оптическую толщину в три раза больше, чем выполненные из тех же материалов остальные слои зеркал.

Фиг. 1

0,«

4,5 4V«iO

40

ОД

Ф1/в 2.