Узкополосный фильтр

Узкополосный фильтр состоит из двух одинаковых прозрачных треугольных призм, которые изготовлены из материала с высоким показателем преломления. Между ними нанесены чередующиеся слои, изготовленные из материалов с низким и высоким показателями преломления. Технический результат - упрощение конструкции интерференционного фильтра и расширение зоны подавления пропускания. 2 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к астрофизике и лазерной технике, в частности к лазерной локации, где качество получаемого сигнала зависит от степени монохроматичности используемого излучения.

Известен оптический многослойный фильтр (см. пат. РФ №2330313, МПК G02B 5/28, опубл. 27.07.2008 г.). Оптический многослойный фильтр содержит две подложки и 108 диэлектрических чередующихся слоев с высокими и низкими показателями преломления. В качестве подложек могут быть использованы оптические волокна, стержни, линзы или пластины.

Недостаток этого устройства заключается в большом количестве диэлектрических слоев, общая суммарная толщина которых составляет 162 мкм, что приводит к усложнению в процессе их изготовления и уменьшению срока эксплуатации.

Известен оптический многослойный полосно-пропускающий фильтр (см. пат. РФ №2552127, МПК G02B 5/28, опубл. 10.06.2015 г.), содержащий диэлектрическую подложку с нанесенными на нее тонкопленочными чередующимися диэлектрическими слоями, изготовленными из материалов с высоким и низким показателями преломления. Фазовая толщина слоев, изготовленных из материалов с высоким показателем преломления, больше π/2, а фазовая толщина слоев, изготовленных из материалов с низким показателем преломления, меньше π/2.

Недостатками этого устройства являются сложность в выборе толщины каждого слоя, большое количество используемых диэлектрических слоев (67 слоев) и довольно высокое значение коэффициента пропускания в зоне подавления.

Наиболее близким по техническому решению и выбранному авторами за прототип, является узкополосный оптический интерференционный фильтр (см. пат. РФ №2536078, МПК G02B 5/28, опубл. 20.12.2014 г.). Узкополосный оптический интерференционный фильтр содержит прозрачную подложку с расположенными на ней чередующимися диэлектрическими слоями четвертьволновой оптической толщины, изготовленными из материалов с высоким и низким показателями преломления. Прозрачная подложка выполнена в виде плоскопараллельной пластины толщиной, кратной λ/2, где λ - длина волны рабочего излучения. Многослойные диэлектрические слои нанесены на обе поверхности подложки и их число не менее трех на каждой поверхности. Таким образом, суммарное число используемых интерференционных слоев может сократиться до шести при сужении полуширины пропускания до 0,15 нм.

Недостатки прототипа заключаются в следующем: технологическая сложность реализации такой чрезвычайной тонкой пластины и очень узкая зона подавления пропускания (соседние максимумы пропускания находятся всего на расстоянии 4 нм друг от друга в шкале длин волн).

В предлагаемом изобретении решается задача уменьшения числа используемых интерференционных слоев и расширения зоны подавления пропускания при сохранении остальных характеристик интерференционного фильтра.

Поставленная задача решается за счет достижения технического результата, заключающегося в упрощении устройства.

Данный технический результат достигается тем, что узкополосный фильтр, содержащий прозрачную подложку и нанесенные на нее чередующиеся диэлектрические слои, изготовленные из материалов с низким и высоким показателями преломления, отличается тем, что подложка выполнена в виде треугольной призмы, изготовленной из оптического материала с высоким показателем преломления, основанием которой является прямоугольный треугольник и один из острых углов больше критического угла полного внутреннего отражения на границе раздела призма-слой, на подложку нанесено три интерференционных слоя, причем граничащий с подложкой слой имеет низкий показатель преломления, а третий слой с низким показателем преломления граничит с призмой, подобной призме-подложке.

Сущность изобретения поясняется двумя фигурами, где на фиг. 1 показаны основные компоненты узкополосного фильтра и на фиг. 2 показана полученная спектральная характеристика. Узкополосный фильтр состоит из подложки 1 в виде прозрачной треугольной призмы, изготовленной из материала с высоким показателем преломления nH, слоев 2, изготовленных из материала с низким показателем преломления (nL), слоя 3, изготовленного из материала с высоким показателем преломления (nH), и призмы 4, аналогичной призме-подложке 1. Интерференционные слои 2 и 3 наносятся последовательным напылением на подложку 1, а призма 4 со слоем 3 скрепляется оптическим клеем, который имеет показатель преломления, близкий к показателю преломления призмы 4. Основанием треугольной призмы 1 является прямоугольный треугольник и один из острых углов, например α0 (см. фиг. 1), больше критического угла полного внутреннего отражения на границе раздела призма-слой.

Устройство работает следующим образом: излучение падает по нормали на входную грань подложки 1, попадая на границу раздела призма 1 - слой 2 под углом α0. Поскольку толщина слоев достаточно мала (сравнима с длиной волны падающего излучения), происходит явление нарушенного полного внутреннего отражения, благодаря которому излучение частично проходит через границу призма 1 - слой 2. Две границы раздела призма 1 - слой 2 и слой 2 - призма 4 являются высокоотражательными полупрозрачными зеркалами, а средний слой 3 является резонатором Фабри-Перо, так что эта система пропускает излучение в виде очень узких полос.

Узкополосный фильтр, работающий на приципе интерферометра Фабри-Перо, максимально пропускает излучение на тех длинах волн, для которых происходит интерференция в среднем слое 3, т.е. на следующих длинах волн:

,

где m=1, 2, 3, … - порядок интерференции; d3 - геометрическая толщина среднего слоя 3; nHd3 - оптическая толщина слоя 3.

Оптическая толщина nLd2 граничащих с призмами слоев 2 находится в пределе от λ до 2λ, так как в этом диапазоне коэффициент отражения границы раздела призма-слой составляет величину от 90 до 100%, где d2 - геометрическая толщина каждого из граничащих с призмами слоев 2.

Для реализации предлагаемого узкополосного фильтра в видимом диапазоне спектра (λ=642 нм) были выбраны следующие материалы: стекло марки К8 (nH=1,52) в качестве материала призм, MgF2 (nL=1,38) в качестве пленкообразующего материала с низким показателем преломления и метилсалицилат C8H8O3 (nH=1,52) в качестве пленкообразующего материала с высоким показателем преломления. Выбранным оптическим клеем является жидкий бальзам ОК-50П, показатель преломления которого составляет значение 1,523. Острый угол призмы 1 составляет 70°. Оптические толщины слоев: nLd2=1,34 мкм, nHd3=1,306 мкм. Основные характеристики данного фильтра приведены в таблице.

Полученная спектральная характеристика (фиг. 2) подтверждает пригодность предлагаемого изобретения.

Узкополосный фильтр, содержащий прозрачную подложку и нанесенные на нее чередующиеся диэлектрические слои, изготовленные из материалов с низким и высоким показателями преломления, отличающийся тем, что подложка выполнена в виде треугольной призмы, изготовленной из оптического материала с высоким показателем преломления, основанием которой является прямоугольный треугольник и один из острых углов больше критического угла полного внутреннего отражения на границе раздела призма-слой, на подложку нанесено три интерференционных слоя, причем граничащий с подложкой слой имеет низкий показатель преломления, а третий слой с низким показателем преломления граничит с призмой, подобной призме-подложке.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам контроля структур емкости посредством проходящего света. Устройство для контроля и регистрации структур емкости, с расположенным на одной стороне транспортировочного участка для емкостей осветительным устройством для просвечивания участка емкости, и расположенным на второй стороне транспортировочного участка оптическим устройством для регистрации изображения участка емкости, снятого в проходящем свете.

Изобретение может быть использовано в качестве абсолютно черного тела в измерительной технике, теплотехнике и теплофизике. Светопоглощающий материал, полученный без вспомогательных подложек методом CVD, содержит пучки мало- и многостенных углеродных нанотрубок с латеральными отложениями в виде хаотично ориентированных фрагментов графена с размером до 10 нм, обладает способностью к формованию в ленты толщиной не менее 2 мм и плотностью 0,4 г/см3 с коэффициентом светопоглощения около 99,9%.

Изобретение относится к оптике, в частности к экранам (покрытиям) с управляемыми рассевающими свойствами, и может быть использовано для изготовления стекол, пленок и покрытий с управляемой прозрачностью, применяемых в производстве окон, демонстрационных экранов, очков и т.п.

Изобретение относится к фильтрации электромагнитного излучения. Экранирующий блок содержит по существу прозрачный подложный слой и множество активных слоев.

Изобретение относится к способу получения фотохромных оптических изделий. Способ включает (i) нанесение первого органического растворителя на поверхность оптической подложки с образованием смоченной органическим растворителем поверхности оптической подложки, (ii) нанесение отверждаемого фотохромного состава на смоченную органическим растворителем поверхность оптической подложки и (iii) по меньшей мере частичное отверждение вышеупомянутого отверждаемого слоя фотохромного покрытия.

Изобретение относится к прикладной оптике и может быть использовано в акустооптических монохроматорах, спектрометрах и спектрометрах изображений. Светосильный двухкристальный акустооптический монохроматор состоит из оптически соединенных входного элемента селекции поляризации света, первой АО ячейки, промежуточного элемента селекции поляризации света, второй АО ячейки, выходного элемента селекции поляризации света.

Способ изготовления дифракционных решеток включает в себя нанесение на подложку слоя материала, формирование в нем штрихов и удаление слоя материала посредством реактивного ионно-лучевого травления.

Изобретение относится к области оптического материаловедения, в частности к конвертеру поляризации лазерного излучения. Оксидное стекло обрабатывают сфокусированным лазерным пучком.

Изобретение относится к области полимерных материалов и способу их получения, а именно полимерной композиции с улучшенными характеристиками мутности и светопропускания.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат - повышение производительности и энергоэффективности.

Система анализа флюидов содержит интегрированный вычислительный элемент (ИВЭ), образованный путем атомно-слоевого осаждения (АСО), который обеспечивает фильтрацию светового потока, прошедшего через образец, что обеспечивает возможность прогнозирования химического или физического свойства образца.

Изобретение относится к инфракрасной оптоэлектронной технике и предназначено для избирательного поглощения и регистрации теплового излучения. Поглотитель теплового электромагнитного излучения представляет собой трехслойную плоскопараллельную тонкопленочную структуру полуметалл (полупроводник) - диэлектрик - металл.

Интерференционный фильтр содержит первую отражательную пленку и вторую отражательную пленку, размещенную так, чтобы обращаться к первой отражательной пленке с зазором между ними.

Способ изготовления фильтра интерференционного включает в себя оптическое соединение между собой N цилиндрических оптических элементов с образованием многокомпонентного интерференционного фильтра.

Изобретение относится к устройству, которое использует явление интерференции световых потоков, а именно к резонатору Фабри-Перо. Устройство содержит скрепленные между собой расположенные с регулируемым воздушным зазором пластины с тонкопленочными проводящими или диэлектрическими зеркалами и проводящими тонкопленочными электродами.
Фильтр может быть использован в оптических устройствах связи и спектрометрах комбинационного рассеяния света. Фильтр содержит диэлектрическую подложку с нанесенными на нее тонкопленочными слоями диэлектриков с чередующимися высоким показателем преломления nH и низким показателем преломления nL.

Фильтр может быть использован в оптических устройствах связи и спектрометрах комбинационного рассеяния света. Фильтр содержит полуволновые слои диэлектрика, являющиеся резонаторами, и прилегающие к ним многослойные диэлектрические зеркала, разделяющие один резонатор от другого и от окружающего пространства, все вместе образующие симметричную конструкцию.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и касается способа компенсации температурного смещения полосы пропускания интерференционно-поляризационного фильтра.

Фильтр может быть использован в оптических устройствах связи и спектрометрах комбинационного рассеяния света. Фильтр содержит симметричную конструкцию из чередующихся диэлектрических слоев с высоким и низким показателем преломления, образующую систему однослойных резонаторов, разделенных один от другого и от окружающего пространства прилегающими многослойными зеркалами.

Изобретение может быть использовано в оптических системах для уменьшения ширины полосы пропускания излучения, в том числе излучения мощных диодных лазеров. Интерференционный фильтр содержит прозрачную подложку с расположенной на ней многослойной системой, состоящей из чередующихся прозрачных диэлектрических слоев четвертьволновой оптической толщины из материалов с высоким и низким показателями преломления.

Узкополосный фильтр состоит из двух одинаковых прозрачных треугольных призм, которые изготовлены из материала с высоким показателем преломления. Между ними нанесены чередующиеся слои, изготовленные из материалов с низким и высоким показателями преломления. Технический результат - упрощение конструкции интерференционного фильтра и расширение зоны подавления пропускания. 2 ил., 1 табл.

Наверх