Узкополосное фильтрующее оптическое устройство

 

„„SU„„3 177783 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 6 02 В 5/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ а проекции ортов нормали и второго зеркала определяются из соотношений (21) 3618829/24-10 (22) 27,04.83 (46) 07.09.85.Бюл.1Ф 33 (72) А.В.Зеленов (53) 535.345.67 (088.8) (56) 1.Фурман Ш.A.Òîíêîñëîéíûå оптические покрытия. Л.; Машиностроение,1977, с,84, 217„

2.Авторское свидетельство СССР

Ф 885951, кл, G 02 В 5/28,1979. (54)(5 7) 1.УЗКОПОЛОСНОЕ ФИЛЬТРУ101I1EE ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее интерференционный фильтр, расположенный под углом о /2 к оптической оси, где o(— угол, при котором не наблюдаются интерференционные явления выше первого порядка, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения стабильности спектрального положения максимума полосы пропускания, оно снабжено первым и вторым зеркалами, расположенными по разные стороны интерференционного фильтра, ориентированными в прямоугольной правой системе координат XYZ ось Х которой совпадает с оптической осью таким образом, что проекции ортов нормали М первого зеркала определя ются из соотношений

0,аь6 -, Ы

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а и щ е е с я тем, что, с целью обеспечения параллельности входящего и выходящего световых пучков, оно снабжено третьим зеркалом, расположенньм по ходу луча за интерференционным фильтром и ориентированным таким образом, что,проекции .ортов нормали f4 определяются из соотношений

CO5—

Х 2 111=0, Sln—

".. -0,966

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ / "

1177783

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к узкополосным интерференционным фильтрам.

Известны узкополосные фильтры, 5 состоящие из диэлектрических слоев с чередующимися высоким и низким показателями преломления 1 3.

Недостатком таких фильтров является зависимость спектрального поло- 10 жения максимума полосы пропускания от изменения угла падения излучения на его поверхность, а также старение .отдельных слоев, приводящее к неконтролируемому смещению полосы пропускания фильтра.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является узкополосное фильтрующее устройство, содержащее интерференционный фильтр, расположенный под углом о /2 к оптической оси, где с — угол, при котором не наблюдаются интерференционные явления выше первого порядка. С достаточной степенью точности можно считать, что при изменении углов падения излучения смещение максимума полосы пропус кания фильтра в пределах углов, соответствующих интерференпионным ЗО явлениям первого порядка, линейно(2 .

Недостатком известного устройства является то, что старение слоев фильтра приводит к некоторому смеще".. нию максимума полосы пропускания, так .что оптическая система, содержащая несколько фильтров, со временем может оказаться неработоспособной.

Цель изобретения — повышение ста- 40 бильности спектрального положения максимума полосы пропускания.

Поставленная цель дости ается тем, что узкополосное фильтрующее 45 оптическое устройство, содержащее интерференционный фильтр, расположенный под углом М/2 к оптической оси, где о - угол, при котором не наблюдаются интерференционные явле gg ния вьппе первого порядка, снабжено первым и вторым зеркалами, расположенными по разные стороны интер.ференционного фильтра, ориентированными в прямоугбльной правой систе- 55 ме координат XYZ ось Х которой совпадает с оптичесКой осью -таким образом, что проекции ортов нормали

М первого зеркала определяются иэ соотношений

Ы

1 р С05

2 п1п — <-O 2Кe - и(/ п(1

Я I

ЯЧ в

О(.

О ФЪЪta 2

И

2 а проекции ортов нормали N второго зеркала определяются иэ соотношений

О(пюп—

О(9п—

Ч

0,864

N

Кроме того, с целью обеспечения параллельности входящего и выходящего световых пучков узкополосное фильтрующее устройство снабжено третьим зеркалом, расположенным по ходу луча за интерференционным

Г фильтром и ориентированным таким образом, что проекции ортов нормали

11" определяются из соотношений

И

N х

0 5 sin

И =. — 0 5 сов

М 1 у Э 2

М = — 0,866.

На чертеже показана схема узкополосного фильтрующего устройства, Устройство состоит из фильтра 1, ro разные стороны которого расположены зеркала 2, ориентированные в прямоугольной правой системе координат XYZ.Ось устройства представ( ляет собой ломанную линию НВСКН и пересекается с фильтром в точках 0„, 0 и 0 под углами НО Е, 1177783

g 0,SÈ.

Ы

N û co 5

0.45 2

40

45!

К вЧ

О,S64

К

14 а

Ц oL

И a0gq(n—

55 минус для уменьшения), равна нулю.

Соответствующие смещения попожения а

l4 и - О, 5 co%—

Ч . 2

LBO F и 003 С к нормалям О„Е, 02F и 03G9 перпе дикуляр к поверхности фильтра, Точки В,С и К находятся на отражающих поверхностях зеркал 2. Углы НО„Е, LBOF и LQO>C равны между собой и равны

4/2, где о — угол, при котором не наблюдаются интерференционные явления выше первого порядка, а плоскос ти этих углов развернуты одна относ тельно другой на 120

Прямоугольная правая система координат Х расположена таким образом, что ее начало О, находится в точке О„ пересечения оси с поверхностью фильтра, ось Х совпада ет с линией НВ оси НВСКН устройства, а координатная плоскость XY совпадает с плоскостью угла НО Е, 1 определенной пересекающимися в точке О„ линиями НВ оси HBCKH устройства и ОЕ.

Зеркала 2 расположены таким образом, что проекции ортов нормалей

8„8z N зеркал 2 на оси системы

ll координат XY2 равны

Устройство работает следующим образом.

При установке устройства в опти-, ческую систему линии НВ оси НВСКН ( устройства совмещена с оптической осью системы, вдоль которой распространяется.параллельный световой пучок навстречу направлению оси Х прямоугольной правой системы координат

Х (. Световой пучок трижды проходит через фильтр. Зеркала 2 ориентированы таким образом, что световой пучок, отражаясь от них, проходит через устройство вдоль его оси НВСКН

Положение максимума спектральной полосы пропускания фильтра зависит от угла падения лучей параллельного светового пучка на его поверхность.

Смещение положения максимума спектральной полосы пропускания узко.— полосного фильтра в пределах углов, соответствующих интерференционным явлениям первого порядка, при изменении угла падения лучей, составляющих параллельные световые пучки, на поверхность фильтра осуществляется линейно.

Устройство содержит два жестко соединенных между собой и ориентиро . ванных описанным образом зеркала 2 и фильтр, жестко не связанный с зеркалами 2. Если изменить ориентацию фильтра относительно оси устройства (наклонить на угол в пределах о /21, углы падения лучей, параллельного светового пучка íà его поверхность изменяются. Соответственно в каждом из трех случаев прохождения пучка через фильтр происходит смещение положения максимума спектральной полосы..пропускания.

Углы падения меняются таким образом, что если при втором по ходу светового пучка прохождении его через фильтр угол падения составляющих его лучей на его поверхность увели чится, то для двух других - уменьшится, и наоборот. Поскольку плоскости углов развернуты одна относительно другой на 120, сумма нзменений углов, взятых с соответствующими знаками (плюс для увеличения и максимума спектральной полосы пропускания фильтра также с противо1177733

Составитель П. Яковлев

Редактор О.Юрковецкая Техред С.Мигунова Корректор В. Бутяга

Заказ 5551/47 Тираж 526

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", г, ужгород, ул. Проектная, 4 положными знаками относительно принимаемой за нуль общей точки отсчета смещений. Точка отсчета смещений максимума спектральной полосы пропускания соответствует наложенным один на другой максимума . спектральных полос пропускания для одинаковых углов падения (равных оС/2) лучей параллельного светового пучка при трех его прохождениях через фильтр. Так как смещение максимума спектральной полосы пропускания линейно зависит от изменения угла падения лу ей параллельного светового пучка на поверхность фильтра, то сумма смещений максимума спектральной полосы пропускания также, как и сумма изменений углов, равна нулю.

Таким образом, в пределах углов, соответствующих интерференционным явлениям первого порядка, устройство обеспечивает постоянство положения максимума спектральной полосы пропус-.

25 кания при изменении угла падения лучей„ составляющих параллельный световой пучок, на поверхность фильтра, происходящем при его наклонах относительно опти

В процессе старения интерференционных слоев. происходит смещение положения максимума спектральной полосы пропускания фильтра. С достаточной степенью точности можно считать, что старение происходит равномерно по всему полю фильтра.

Поэтому смещения максимума спектральной полосы пропускания во всех трех случаях прохождения светового пучка через фильтр одинаковы.

Таким образом, при наклонах фильтра, подвергшегося процессу старения, приводящих к изменению угла падения лучей, также, как и для "несостаренного" фильтра, сохраняется постоянство положения максимума спектральной полосы пропускания. Это связано с тем., что смещения происходят от общей точки отсчета линейно с изменением угла.

Техническое преимущество предлагаемого узкополосного фильтрующего устройства состоит в обеспечении постоянства спектрального положения максимума полосы пропускания независимо от процесса старения интерференцион