Субмиллиметровый фильтр

 

СУБМИЛЛИМЕТРОВЫЙ ФИЛЬТР, состоящий из чередующихся параллельно расположенных диэлектрических слоев материалов, прозрачных в рабочей спектральной области с показателем преломления п и двумерных металлических сеток, развернутых в плоскости, перпендикулярной направлению распро- ,странения излучения, на угол, равный 15-20°, при этом диэлектрические .слои граничащие с воздухом, выполнены четвертьволновыми по оптической толщине, отличающий с-я тем, что, с целью увеличения коэффициента пропускания в полосе длин волн

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (511 4 G 02 В 5/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3699687/24-10 (22) 10.,02.84 (46) 07.06.89. Бюл. М 21 (72) В.А.Согласнова, Г.Б.Шоломицкий, Л.В.Воробьев и Н.P.Áðàâåðìàí (53) 539.216.23537.226 (088.8) ,(56) Браверман Н.P. и др. Полосовые сеточные фильтры для длиноволновой.

ИК-области. — Препринт ИКИ АН СССР, 1975, Пр — 223,. с. 1-12, whitcomb S.Å., Keene J. — Appl.

Opt. 1980, ч. 19, 11 2, р. 127-198. (54)(57) СУБМИЛЛИМЕТРОВЦИ ФИЛЬТР, состоящий из чередующихся параллельно расположенных диэлектрических слоев материалов, прозрачных в рабочей .спектральной области .с показателем преломления и и двумерных металлических сеток, развернутых в плоскости, перпендикулярной направлению распроИзобретение относится к фильтрам, предназначенным для работы в субмиллиметровой области спектра (200—

1000 мкм) и может быть использовано в астрономических спектральных приборах.

Известен фильтр для далекой инфра.красной и субмиллиметровой областей, состоящий из двумерной металлической индуктивной сетки с периодически расположенными отверстиями, с коэффициентом резонансного пропускания, равным 80-95 Х, на длине волны Apa1.

= mg где g — период раслоложе Р нйя отверстий, m - коэффициент, зависящий от формы отверстий.

„„Я0„„1166614 А

2 ,странения излучения, на угол, равный

15-20, при этом диэлектрические слои, граничащие с воздухом, выполнены четвертьволновыми по оптической толщине, о т л и ч а ю щ и и с.я тем, что, с целью увеличения коэффициента пропускания в полосе длин волн (0,12-0,45)71, где Э,Р— длина волны центра полосы пропускания,повышения контрастности при одновременном увеличении крутизны спектральной характеристики, двумерные металлические сетки. выполнены идентичными и индуктивными с максимумом резонансного пропускания на длине волны ,9Р/п, причем оптическая толщина диэлектрических слоев, расположенных между сетками, выбрана равной (2К+

:+ 1) 1 /4 — (К + 1)1 /2, где К

О, 1, 2,....

@и

Недостатками этого фильтра являютIaaaL ся высокое остаточное пропускание (10-20 Х) в коротковолновой области спектра и, следовательно, низкая Ж контрастность, а также малая крутиз- С5 на спектральной характеристики.-pyIaaaL тизна характеристики q = 1/!Зрим — фф

1р,1р - о 13 см, где абсолютная величина разности частот I) - 1р характеризует спектральную ширину гра-,Ь ницы по уровню пропускания, равного

90 и 10 X.

Наиболее близким по технической сущности является субмиллиметровый фильтр, состоящий из чередующихся параллельно. расположенных диэлектри3,116661 ческих слоев с показателем преломле:ния п и двумерных металлических сеток, развернутых в плоскости, перпендикулярной направлению распростра5 нения излучения на,угол, равный !5

20, при этом диэлектрические слои, 0 граничащие с воздухом, выполнены четвертьволновыми по оптической толщине о l0

Недостатками этого фильтра являются высокое пропускание в длинноволновой области спектра и, следовательно, низкая контрастность и малая крутизна спектральной характеристи- 15 ки. С коротковолновой стороны крутизна характеристики q 0,23 см.

Цель изобретения — увеличение коэффициента пропускания в полосе длин волн (0,12-0,45)1,где 3 — длина 20 волны центра полосы пропускания,повышение контрастности при одновременном увеличении крутизны спектральной характеристики.

2с

Цель достигается тем, что в субмиллиметровом фильтре двумерные металлические сетки выполнены идентичными и индуктивными с максимумом резонансного пропускания на длине волны Я /и, причем оптическая толщи- ЗО на диэлектрических слоев, расположенных между сетками, выбрана равной (2К+1)3/4 — (К + 1) Э /2, где К =

0у 1у 2у оооо

На фиг.1 изображен фильтр, состоя-35 щий из четырех индуктивных сеток 1, структуры которых развернуты в плоскости сеток друг относительно друга на 15-20 (не показано), внутренних слоев 2 и слоев 3, граничащих 40 с воздухом; на фиг. 2 приведены спектральные зависимости коэффициентов пропускания фильтров с возможным их выполнением из четырех сеток с крестообразными (кривые 4 — 7) 45 и круглыми (кривая Я) отверстиями.

Указанные кривые соответствуют фильтрам, оптическая толщина внутренних диэлектрических слоев которых равна соответственно (2,0-2,4

2,4)4>/4 — кривая 4; (1,4-3,0 — 3,6)1 /4 — кривые 5 и 6 и (3,2—

5,0-6,8)Я /4 — кривые 7 и 8.

Оптическая толщина внешних слоев выбрана четвертьволновой, что обес-: печивает уменьшение коэффициента от ражения в полосе пропускания фильтров. Характеристики фильтров не зависят. от того с какой стороны падает излучение. В качестве диэлектрических слоев выбраны пленки полиэти лена, прозрачные в субмиллиметровой области спектра, с показателем преломления n = 1,5. Сетки изготавливались гальваническим способом из меди на полированной стеклянной пластине, имеющей изображение сетки, сделанное фотолитографическим способом. Для защиты от коррозии сетки покрывались слоем палладия. Толщина сеточных полотен составляет

20 мин.

Толщина диэлектрических слоев выбирается таким образом, чтобы обеспечить увеличение коэффициента пропускания на длине волны 7t и подавить излучение вне полосы пропускания. В фильтрах, характеристики которых показаны на фиг.2,интегральный коэффициент пропускания с коротковолновой стороны составляет около

1 X. Уменьшение фонового пропускания достигается за счет увеличения числа сеток в фильтре, В зависимости от расстояния между сетками фильтры обеспечивают получение коэффициента пропускания, равного 90 _#_, в полосе длин волн (0,12-0,45)М /4,причем крутизна характеристики больше

0,5 см.

Фильтры имеют высокую механическую прочность и стабильность спектральной характеристики при охлаждении до криогенных температур.

1166614

0,Р

УР Д < 1 -1

Редактор Л.Письман.:Заказ 4721 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изооретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

У

У

У

2

Техред N,Моргентал Корректор С.Шекмар