Широкополосное зеркало

 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и позволяет распшрить спектральную область постоянного отражения. На противоположные стороны подложки 1 в форме клина нанесены интерференционные отражающие покрытия 2, 3, состоящие из чередующихся слоев с высоким и низким показателями преломления. Выбор отнощения оптических толщин слоев покрытий, имеющих одинаковые порядковые номера по разные стороны от подложки, в пределах 1,4-2,3 обеспечивает равенство пропускания устройства в спектральной области.Ад tй А пропусканию устройства за пределами этой области ( А, - длина волны, на которой интерференционные отражающие покрытия имеют одинаковые коэф. отражения). Приведено условие, которому удовлетворяет угол® клина подложки 1, а также значения /жь параметра для различных форм рабочей области широкополосного зеркала . 2 3.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 02 В.5/?8

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ та

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3841311/?4-10 (22) 07. 01 . 85 (46) 30.08.86. Бюл. У 32 (71) Ленинградский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им.А.А.Жданова (72) А.Г. Жиглинский, В.В.Кучинский, Н.П.Милованов и С.Г.Парчевский (53) 681.7.062(088.8) (56) Королев Ф.А. и др. Оптика и спектроскопия, 1970, т. 28, с. 775.

Патент Великобритании 9 1305700, кл. G 2 j, опублик. 07.02.73. (54) ИИРОКОПОЛОСНОЕ ЗЕРКАЛО (57) Изобретение относится к оптическому приборостроению и позволяет расширить спектральную область постоянного отражения. На противоположные

„„SU„„1254398 А 1 стороны подложки 1 в форме клина нанесены интерференционные отражающие покрытия ?, 3, состоящие из чередующихся слоев с высоким и низким показателями преломления. Выбор отношения оптических толщин слоев покрытий, имеющих одинаковые порядковые номера по разные стороны от подложки, в пределах 1,4-?,3 обеспечивает равенство пропускания устройства в спектральной области h, + а h пропусканию устройства за пределами этой области (h, длина волны, на которой интерференционные отражающие покрытия имеют одинаковые козф. отражения). Приведено с условие, которому удовлетворяет уголщ клина подложки 1, а также значения параметра Е дла раалмчаых форм раба- Q) чей области широкополосного зерка- С ла. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

254398 2

g >)К, можно пренебречь интерферен

1 ционнйм взаимодействием зеркал и величина пропускания устройства определяется выражением: (1-R ) (1-Rz) г

1-R R г

1 !

I (Ль xý y)dS ь о

kh.

2.а

1 1

Изобретение относится к интерференционным покрытиям, используемым в оптическом приборостроении.

Целью изобретения является расширение спектральной области постоянного отражения.

На фиг. 1 схематически изображено широкополосное зеркало; на фиг. 2 спектральные зависимости коэффициента отражения отражающих покрытий

R, (Л) и R,(Л), нанесенных на обе стороны подложки; на фиг. 3 — спектральные зависимости коэффициента отражения покрытий, нанесенных на разные стороны подложки, а также характеристика широкополосного зеркала.

Устройство состоит из прозрачной в рабочем диапазоне спектра подложки на противоположные стороны которой нанесены интерференционные зеркала 2 и 3. Зеркала выполнены из слоев равной или неравной оптической толщины, у которых отношение оптических толщин слоев, имеющих одинаковые порядковые номера, в зависимости от конкретной реализации устройства составляет 1,4-2,3. Подложка 1 с линейным размером рабочей области d и показателем преломления и выполнена в форме клина с углом при вершине, определяемым следующим соотношением где ll, — длина волны, на которой интерференционные отражающие покрытия имеют одинаковые коэффициенты отражения;

k — целое положительное число;

Š— параметр, зависящий от формы рабочей области широкополосного зеркала, значения которого лежат в интервале

0-?5.

В частности, для прямоугольной формы рабочей области 6 = О, для круглой формы с = 0,25. Наличие наклона между поверхностями подложки, на которые нанесены интерференционные фильтры, предотвращает когерентное сложение фаз лучей, отраженных от этих фильтров, и сопутствующее такому сложению появление паразитных составляющих на кривой спектрального отражения.

Устройство работает следующим образом.

В диапазонах длин волн Л Л, +ah, Я(Л,— а Л (фиг, 2), где R <

Вблизи длины волны Л,, где коэффициенты отражения зеркал 2 и 3 совпадают, пропускание устройства определяется выражением где I, — функция Эри;

S, — площадь рабочей области; х, у — декартовы координаты.

Величина I в общем случае зависит от Л и от соотношения оптических толщин слоев зеркал 2 и 3. Из физических соображений ясно, что для обеспечения независимости этой величины от при прямоугольной форме рабочей области зеркал наибольшее изменение оптической толщины подложки при переходе от края к краю должно быть кратным целому числу полуволн. Это

I соответствует углу клина подложки.

Для того чтобы наличие клиновидной подложки не сбивало ход световых лучей в оптических установках, необходимо, чтобы угол клина о не превышал угла дифракции на апертуре. С учетом этого следует выбрать k = 1, 2, Если форма рабочей области широкополосного зеркала отличается от прямоугольной, то формула для d. содержит поправку Е, обеспечивающую независимость I от Л

Выбор отношения оптических толщин слоев, образующих интерференционные зеркала и имеющих одинаковые порядковые номера по разные стороны от подложки, r =- 1,4-2,3 . обеспечивает равенство пропускания предлагаемого устройства в спектральной области от

,,г -! до Л, + л Ь пропусканию устройства за пределами этой области т.е. сохранение постоянного коэффи циента отражения К в расширенной спектральной области от Л до мин

h мс кс

В таблице приведены характеристики широкополосных зеркал, сконструированных на основе различных отражающих покрытий. Здесь через В и Н обозначены слои с высоким и низким

54398 4 сенного на другую сторону; àR характеризует отклонение коэффициента отражения от постоянного значения R в спектральном интервале от h „„„

5 ДО макс

Структура отражающих покрытий

Характеристики нм

3 макс

h оХ нм гР,, нм нм

840 1,87 33

840 1,87 46

780 1,56 65

3 420

4 410

5 400

3 400

0 450

450

1300

3 10

1300

3,17

450

НВ

ВНВ

2,27

910

500

1,42 92

1,47 99

730

1,83

760

1,69

Иэ таблицы следует, что выбирая различное число слоев, можно сконструировать широкополосные зеркала с коэффициентом отражения R от 30 до

100Х.

В качестве отражающих покрытий М можно испольэовать структуры, состоящие из одного или нескольких чередующихся слоев с высоким (В) и низким (Н) показателями крепления. В частности, на фиг. 3 показаны спектраль- 35 ные характеристики отражающих покрытий, состоящие иэ трех чередующихся слоев сульфида цинка и криолита, оптические толщины которых равны четверти длины волны 1„ = 500 нм (кри- 40 вая 4) и h, = 650 нм (кривая 5).

Результирующая спектральная характеристика (кривая 6) гмеет коэффициент отражения, равный 65+51 в интервале

400-910 нм. 45

Использование широкополосного зеркала позволяет уменьшить. число рабочих зеркал, избавляет от необходимости смены этих зеркал и связанной с этим юстировки оптической сис- 5О темы.

1. Широкополосное зеркало, состоящее5 из прозрачной в рабочем диапазоне спектра подложки с показателем преломления и и линейным размером рабо3 12 показателями преломления соответственно, оптические толщины которых равны четверти длины волны для

О1 покрытия, нанесенного на одну сторону подложки, и для покрытия, нане(ВН) В 450 640 (ВН) В 450 660

Формула изобретения чей области d, выполненной в форме клина с углом при вершине, равным, на противоположные стороны которой нанесены интерференционные отражающие покрытия, состоящие иэ чередующихся слоев с высоким и низким показателями преломления, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью расширения спектральной области постоянного отражения, отношение оптических толщин слоев интерференционных отражающих покрытий, имеющих одинаковые порядковые номера по разные стороны от подложки, выбрано равным 1,4-2,3, а угол клина при вершине удовлетворяет условию где A, — длина волны, на которой интерференционные отражающие покрытия имеют одинаковые коэффициенты отражения;

k — целое положительное число;

E. — - параметр, зависящий от формы рабочей области широкополосного зеркала, значения которого лежат в интервале

0-0,25.

2. Зеркало по п, 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что для прямоугольной формы рабочей области широкополосного зеркала параметр Е О.

5 1254398 d

3. Зеркало по и. 1, о т л и ч а- формы рабочей области широкополосною е е с я тем, что для круглой го зеркала параметр F = 0,25; ру ° ВВ@Ф °

Об

400

Составитель П. Яковлев

Редактор М. Циткина Техред И.Попович Корректор Л. Пилипенко

Заказ 4714./48 Тираж 501 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

° ° а в

Л

800 флам Aarrsr +