Оптический полосовой фильтр
Изобретение относится к лазерной спектральной технике и позволяет уменьшить габариты фильтра. Фильтр содержит два диспергирующе-фокусирующих блока, имеющих пары диспергирующих призм 2, Зи7,3, за которьми размещены сферические вогнутые зеркала 4 и 9. Прошедший через входную диафрагму 1 световой поток фокусируется зеркалом 4 на диафрагме 5, находящейся на поверхности сферического вогнутого зеркала 6. Из разложенногс1 в спектр излучения вырезается диафрагмой 5 диапазон, соответствующий области пропускания фильтра,.фокусируемый зеркалом 9 на выходной диафрагме 10. Оптическая длина пути между диафрагмами 1,5,10 и зеркапами 4 и 9 выбрана равной радиусу этих зеркал. Приведено условие, выполняющееся для каждой пары призм 2, 3 и 7,8. 2 ил. iS (Л
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕС(1УБЛИК (19) (11) ggpr
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA. (21) 3996575/24-10 (22) 16. 10. 85 (46) 23.03.88. Бюл. У 11 (71) Специальное конструкторское .бюро физического приборостроения
АН СССР (72) А.Д,Савельев и Г.С.Садхин (53) 535.345.6(088,8) (56) Зайдель А,H., Островская Г.В., Островский Ю.И. Техника и практика спектроскопии. — М.: Наука, 1972, с. 108.
Патент США 1Ф 3907430, кл. 356-100, опублик. 23.09.75. (54) ОПТИЧЕСКИЙ ПОЛОСОВОЙ ФИЛЬТР (57) Изобретение относится к лазерной спектральной технике и позволя(51) 4 4 02 В 5/20, 4 01 ) 3/14 ет уменьшить габариты фильтра. Фильтр содержит два диспергирующе-фокусирующих блока, имеющих пары диспергирующих призм 2, 3 и 7,8, эа которыми размещены сферические вогнутые зЕркала 4 и 9. Прошедший через входную диафрагму 1 световой поток фокусируется зеркалом 4 на диафрагме 5, находящейся на поверхности сферического вогнутого зеркала 6. Из разложенного в спектр излучения вырезается диафрагмой 5 диапазон, соответствующий области пропускания фильтра,.фокусируемый зеркалом 9 на выходной диафрагме 10.
Оптическая длина пути между диафрагмами 1,5, 10 и зеркалами 4 и 9 выбрана равной радиусу этих зеркал, Приведено условие, выполняющееся для каждой пары призм 2, 3 z» 77,8. 2 ил.
С::
А2
2 sin—
d11 1 ф0;
d ÿ
50 1-n s in —
n I cosI 1, d2 cose2 (— ---) 2 — 1) = О, П2 СОЯ (3, где р — полная дисперсия диспергирующеи паряг призм 2,3 и 7,8;
П обретение относите ч к ла. герной спектраяьпой технике, а именно к устройствам оптических фильтров, изменян щих спектральный состав проходяще- 5 го через них светового поляриэоваггного излучения, обладающего пространстBeíBoA и временной когерентностью, и может быть использовано в спектральных приборах и в научных иссле- 10 дованиях.
Цель изобретения — уменьшение габаритов фильтра.
На фиг. 1 представлена оптическая схема устройства; на фиг. 2 — раз-15 реэ А — А на фиг. 1.
Фильтр содержит входную диафрагму 1, первый диспергирующе-фокусирующий блок из пары диспергирующих призм
2 и 3 и сферического вогнутого зер- 20 кала 4, отстоящего на расстоянии (здесь и далее имеется в виду оптическая длина пути) радиуса зеркала от входной диафрагмы 1 и диафрагмы 5, которая расположена на поверхности сферического зеркала 6, второй диспергирующе-фокусирующий блок из призменной пары 7 и 8 и сферического зеркала 9, отстоящего на расстоянии радиуса от диафрагмы 5 и выходной диа- 30 фрагмы 10. Входящие в пары призмы 2, 3 и 7 выполнены из разных материалов и с разными диспергирующими углами при вершинах. Расположены они так, чтобы полная дисперсия определялась вычитанием дисперсии призм, т.е, развернуты преломляющими углами в противоположные стороны. Это вызвано необходимостью компенсации астигматизма, возникающего при прохождении 40 через призму сходящегося (расходящегося) светового пучка. Углы при вершинах и материалы для каждой пары призм 2, 3 и 7,,8 удовлетворяют условиям
А 45
2 sin—
2 dn
D=D -D
1 2 ad%
1-n sin2 —:
2 пучка.
Для того, чтобы потери света в призмах были минимальными и во избежание искажения изображений входной диафрагмы 1 на диафрагме 5 и диафрагмы 5 на выходной диафрагме 10, приз1 мы 2,3 и 7,8 расположены под углом
Брюстера и в положении минимума отклонения. Применение второй части оптической схемы фильтра, симметричной относительно диафрагмы 5, позволяет компенсировать аберрацию "кома" и дважды увеличить ослабление фильтра.
Фильтр работает следующим образом.
Световой поток, пройдя входную диафрагму 1, дважды диспергируется блоком из первой пары призм 2 и 3 и сферического зеркала 4, которое фокусирует его на диафрагме 5, находящейся на поверхности зеркала 6. Здесь входное излучение раскладывается в спектр A, ... A Л„. Диапазон спектра, соответствующий области пропускания фильтра 9, ... 9„ вырезается диафрагмой 5 и фокусируется зеркалом 6 на зеркале 9, которое, собирает его на выходной диафрагме 10. При этом световой поток дважды диспергируется вторым блоком из призм 7 и 8 и зеркала 9. Излучение, соответствуюшее области пропускания фильтра, выходит
П i>I),—
1 и, ип
d игрив дисперсии при. м, 1 и г, я соответственно; диспергирующие углы нри Вершине призм 2,7 и 3,8 соответственно; показатели преломления материалов призм 2,7 и 3,8 соответственно; длина волны; астигматическая разность, возникающая при прохождении сходящимся пучком пары призм
2,3 и 7,8; астигматические разности, возникающие при падении на призмы 2,7 и 3,8 соответственно бесконечного узкого сходящегося пучка, ось которого расположена в главном сечении; углы падения светового пучка на призмы 2,7 и 3,8 соответственно; углы преломления светового пучка в призмах 2,7 и 3,8 соответственно; толщины призм 2,7 и 3,8 соответственно по оси светового
По и)ая дисперсия лиепеp) ирукояега элемента
=5,37 нм.
А-A
Составитель В.Кравченко
Редактор Е.Папп Техред Л.Сердюкова Корректор Н.Кароль
Заказ 1293/43 Тираж 533 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4 через нь)х диую дилфр» ) му 1)) ° Пилфраг мы позволяют ослабить рассеянный свет, Сканирование области пропускаиия фильтра может осуществляться перемещением диафрагмы 5 па спектру, либо поворотом диспергирующе-фокусирующих блоков в плоскостях дисперсий.
Пример. Паласовой фильтр для интервала длин волн dо) =475-485 нм реализуется с диспергирующим элементам, состоящим иэ двух призм со следующими параметрами.
Первая призма (2,7) — материал стекло ТФ-5; п,=i,7764 — на длине волны 480 нм; )?1, =arctgn=60,62 — угол
sinK
Врюстера; р, =агс sin — — = 29,38
A =58 75 — - = 0 0003 — d =14 ммо dna 1 с1 нм длина пути в призме для осевого луча. 20 Дисперсия такой призмы равна D = !
=0,0006 вЂ, а астигматическая разнм ность равна 8, =5,37 нм.
Вторая призма (3,8) имеет следую25 щие параметры: материал — стекло К8; и =1,5225 — на длине волны 480 нм; о . sing, oL =arc tgn = 56, 7; Р =arcs in — — =
=33 3 А =66 6 --„-=0 00006 — 30 . о о дп 1
У У Я, j У С1 У нм
d>=14,4 мм — длина пути в призме осевого луча.
Аналогично D =0,00012 †; 3,=
D=D 1? =0 ОО()48
1 . Я нм а астигматическая разность о = о,-о =О.
Ф о р м у л а и з о б р е т е и и я
Оптический паласовой фильтр, содержащий две пары диспергирующих призм и диафрагму, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью уменьшения габаритов, в него дополнительно введены две диафрагмы и три сферических вогнутых зеркала, два из которых сведены вместе с парами призм в диспергирующе-фокусирующие блоки, первая диафрагма установлена на входе первого диспергирующе-фокусирующего блока, вторая диафрагма расположена на поверхности третьего сферического зеркала между диспергирующе-фокусирующими блоками, а третья диафрагма— на выходе второго диспергирующе-фокусирующего блока, причем оптическая длина пути между диафрагмами и зеркалами диспергирующе-фокусирующих блоков равна радиусу сферических зеркал, а для каждой пары диспергирующих призм выполняются условия:
D/O;
8 =0, где D — полная дисперсия пары призм;
3 — астигматическая разность, возникающая при прохождении сходящимся пучком пары призм.
