Интерференционный фильтр полного внутреннего отражения

 

Изобретение может быть использовано в приборах для исследований характеристик атмосферы. Целью из,обретения является повьшение точности измерений интенсивности излучения с непрерывным спектром за счет уменьг шения коэффициента фонового пропускания в длинноволновой относительно длины волны максимума пропускания области спектра. Для этого грани двух идентичных равнобедренных призм,, для которых плоскость зазора является биссектрисой угла между ними,. выполнены отражающими. Выполнение угла при вершине призм, равным 180° .-2 arcsinV2/(n2+1), где (п ,П2показатели преломления материала призм наполнителя зазора), приводит к устранению зависимости коэффициента пропускания от поляризации излучения и сохранению излучением естественной поляризации независимо (Q от величины зазора при перестройке длины волны максимума пропускания фильтра. Приведено соотношение, которому удовлетворяют величины зазо ров для S- и р-поляризованного излучения . 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 02 В 5/28

1 л

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3908062/24-10 (22) 11.06.85 (46) 23.10.86. Бюл. № 39 (7i) Институт космических исследова- ний АН СССР (72) Г.Б. Шоломицкий (53) 771.449.6:628.9:629.11(088.8) (56) Патент США № 3436156, кл. 256-256, опублик. 01.04.69.

Харрик Н. Спектроскопия внутреннего отражения. — М.: Мир, 1970, с. 41, 148. (54) ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫЙ ФИЛЬТР ПОЛНОГО ВНУТРЕННЕГО ОТРАЖЕНИЯ (57) Изобретение может быть использовано в приборах для исследований характеристик атмосферы. Целью изобретения является повышение точности измерений интенсивности излучения с непрерывным спектром за счет умень-. шения коэффициента фонового пропус„„SU,» 1265678 А1 кания в длинноволновой относительно длины волны максимума пропускания области спектра. Для этого грани двух идентичных равнобедренных призм, для которых плоскость зазора является биссектрисой угла между ними,. выполнены отражающими. Выполнение угла при вершине призм, равным 180 — .-2 arcsin 2/(è +1), где д=д /и, (д,д . показатели преломления материала призм наполнителя зазора), приводит к устранению зависимости коэффициента пропускания от поляризации излучения и сохранению излучением естественной поляризации независимо от величины зазора при перестройке длины волны максимума пропускания фильтра. Приведено соотношение, которому удовлетворяют величины зазоров для s- и р-поляризованного излучения. 2 ил.

1265678

Изобретение относится к оптическим фильтрам и может быть иснользо вано в спектрофотометрах, в астрономических фотометрах и приборах для исследований характеристик атмосферы.

Целью изобретения является повышение точности измерений интенсивности излучения с непрерывным спектром за счет уменьшения коэффициента фонового пропускания в длинноволновой относительно длины волныЛ максимума пропускания области спектра.

На фиг. 1 показано возможное конструктивное выполнение интерференционных фильтров полного внутреннего отражения (ПВО) и ход лучей в них; на фиг. 2 — зависимости коэффициента пропускания Т от длин17 волны

Фильтр состоит из двух идентичных призм, выполненных из прозрачного в рабочем диапазоне спектра материала с показателем преломления и, разделенных зазором, заполненз ным материалом с показателем преломления п2. Световой пучок, падающий на первую поверхность зазора под углом О, превышающим критический фиг. 1, вследствие нарушенно-о полного внутреннего отражения разделяется на отраженный 1.и прошедший 2 лучи, которые после отражения от отражающих граней призм объединяются на второй границе зазора и интерферируют между собой. Величины зазоров для

s- и р-поляризованного излучения удовлетворяют, соответственно, следующим соотношениям: с САтй (и" — --,— -\)о sin 0-i ); р = С А sB где с

n = n,/nial

3L — - длина волны максимума коэффициента пропускания фильтра.

Если призмы имеют угол при вершине о((180 -arcsin (1/n), а также обеспечивают одинаковую оптическую разность хода для лучей 1 и 2, то коэффициенты пронускания s- и р-поляризованного излучения определяются соотношениями

4n cos 8(ii - ) (n sin 8 - < ) s 4 йР ((И - ) sh ВР+4н сОЯ В(0 siï Π— 1Ц

4т coS g(h -i) (h 5Ф -1)(>si» -cos 8)shK

2 2 . 2 2, 2

Т,(Л)с

2 2 2 2 >, 2 2 ((т -1) (и s л 9-соэ 8) sh x+4@cos g(s sio g-1) ) 23idn

Где д и s1п О 1 /Л

М э

Л- текущая длина волны.

В зави имости от решаемой задачи фильтр может иметь более широкую спектральную полосу пропускания (фиг. 1а) или более узкополосную (фиг. 1в) при одном и том же значении относительного показателя пре20 ломления п.

На фиг. 2 (кривая 3) показана спектральная характеристика фильтра (фиг. 1б), у которого e(=90 и 0=45

n=4 и d=8 мкм. Наличие двух максим мумов пропускания связано с зависимостью коэффициента пропускания от состояния поляризации падающего излучения. Если угол при вершине призм о удовлетворяет условию ci(-=180

-2 агсзьо 2Пп +I), то зависимость коэффициента пропускания от поляризации излучения устраняется, в результате чего уменьшается полуширина пропускания фильтра и увеличивается его величина (фиг. 2, кривая 4). При этом выходное излучение сохраняет азимут выходного линейно— поляризованного излучения, а также сохраняет естественную поляризацию независимо от величины зазора при

40 перестройке длины волны максимума пропускания фильтра.

Преимуществам интерференционного о фильтра ПВО является сочетание полосового характера пропускания и высокой контрастности. Использование фильтра, в частности, позволяет ослабить инфракрасное излучение Солнца вне основной полосы пропускания в

10 — 10 раз, кроме того, сохраняются форма и ширина полосы пропускания (в логарифмическом масштабе длин волн) при его перестройке путем изменения величины зазора.

Формула из обретения

Интерференционный фильтр полного

)внутреннего отражения, состоящий из

1265678 где с

О- угол падения излучения на зазор.

/

/Ф

0,ГХ

Составитель П. Яковлев

Редактор Н. Гунько Техред И.Попович Корректор N. Самборская

Заказ 5659/42 Тираж 501 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 двух идентичных равнобедренных призм, выполненных из прозрачного в рабочей области спектра материала с показателем преломления п,, между основаниями которых расположен плоскопараллельный 5 зазор, заполненный прозрачным вещест— вом с показателем преломления п, причем п (п,, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений интенсивности излучения с непрерывным спектром за счет уменьшения коэффициента фонового пропускания в длинноволновой относительно длины волны Л максимума пропускания области спектра, грани призм, для которых плоскость зазора является биссектрисой угла между ними, выполнены отражающими, угол при вершине призм рао

Г вен 180 -2 агсз п 1 „. где и= и"-+1

=и /и, а величины зазоров d5 и Йр для з- и р-поляризованного излучения удовлетворяют соответственно соотношениям д C Arsh/ 2.псОБ - о я л О 1 (2.псд О n üI - 4= c-At sh *,, s