ПОЛОСОВОЙ СВЕТОФИЛЬТР Российский патент 1997 года по МПК G02B5/28 

Изобретение относится к интерференционным оптическим системам и может найти применение в различных оптических устройствах, фильтрующих спектр излучения, например, в астрономии, в спектральных и космических исследованиях.

Известен интерференционный фильтр [1] содержащий подложку с многослойным покрытием, состоящим из двух систем чередующихся слоев диэлектриков с высоким и низким показателем преломления, причем имеется согласующий слой материала с низким показателем преломления, расположенный между системами слоев.

Наиболее близким технически решением к предлагаемому является оптический фильтр [2] содержащий подложку из цветного стекла, имеющего характеристики полосового фильтра, и многослойное интерференционное покрытие, нанесенное на подложку, включающее чередующиеся слои диэлектриков с высоким и низким показателями преломления.

Известная конструкция выделяет нужную полосу пропускания в рабочем диапазоне, но использование в качестве подложки стеклянного полосового фильтра резко ограничивает применение оптических фильтров, т.к. например, при изготовлении крупногабаритной оптики значительно увеличивается вес устройства. Кроме того, изготовление стеклянных полосовых фильтров трудоемкий и дорогостоящий процесс.

Задачей предлагаемого изобретения является создание полосового светофильтра упрощенной конструкции и сниженного веса.

Поставленная задача решается за счет того, что в полосовом светофильтре, содержащем подложку и многослойное интерференционное покрытие из чередующихся слоев с высоким и низким показателями преломления, согласно изобретению в качестве материала подложки использован пленочный светофильтр, имеющий характеристики фильтра, отрезающего коротковолновую область пропускания.

На пленочный светофильтр нанесен многослойный интерференционный отражатель с полосой высокого отражения, который получен с помощью многослойных покрытий, состоящих из чередования прозрачных диэлектрических слоев с высоким и низким показателями преломления.

Заявляемый полосовой светофильтр отличается от прототипа тем, что подложка выполнена в виде пленочного светофильтра из полимерной основы.

Выполнение подложки из пленочного светофильтра в совокупности с другими признаками заявляемого технического решения позволили получить достаточно дешевый полосовой светофильтр, облегченной и упрощенной конструкции с заданными оптическими характеристиками, позволяющий в спектральном диапазоне выделить нужную полосу пропускания.

На фиг. 1 приведена конструкция полосового светофильтра, на фиг. 2 приведена спектральная характеристика подложки из пленочного светофильтра, имеющего коротковолновую границу пропускания (кривая 1) и подложки с многослойным интерференционным покрытием (кривая 2), где λ длина волны (нм); l_o длина волны в максимуме отражения; Δλ полуширина полосы пропускания; t коэффициент пропускания (%).

Полосовой светофильтр содержит подложку 1, слои 2 с высоким показателем преломления (В) и слои 3 с низким показателем преломления (Н). Слои 2 и 3 образуют многослойное интерференционное покрытие.

Предлагаемый полосовой светофильтр изготавливается путем нанесения на полимерную основу интерференционного многослойного отражателя с полосой высокого отражения (80 95%) в заданной области длинноволнового поглощения. Интерференционные отражатели получают с помощью многослойных покрытий, состоящих из чередующихся прозрачных диэлектрических слоев с высоким, например ZnS или TiO₂, и низким YF₃ или SiO₂ показателями преломления. Отражение растет по мере увеличения числа слоев покрытий тем значительнее, чем больше разность между показателями преломления слоев.

Такое покрытие можно выразить, например, следующим рядом:
S1(2BH)⁶0,5HS2,
где B и H чередующиеся слои оптической толщиной l/4 с высоким и низким показателями преломления n соответственно,
S1 поверхность подложки,
S2 окружающая среда.

Полосовой оптический фильтр работает следующим образом. Коротковолновую границу спектрального диапазона пропускания обеспечивают полимерной подложкой, окрашенной в массе. Спектральное поглощение коротковолнового диапазона обеспечивают красители, введенные в полимерную основу, а интерференционным многослойным отражателем формируют длинноволновую границу полосы пропускания.

Использование: в оптических устройствах, например, в астрономии. Сущность изобретения: на подложку, выполненную в виде пленочного светофильтра, отрезающего коротковолновую область пропускания, нанесено многослойное интерференционное покрытие. 2 ил.

Полосовой светофильтр, содержащий подложку и многослойное интерференционное покрытие из чередующихся слоев с высоким и низким показателем преломления, отличающийся тем, что в качестве материала подложки использован пленочный светофильтр, имеющий характеристики фильтра, отрезающего коротковолновую область пропускания.