Регулятор интенсивности рассеяния света Советский патент 1985 года по МПК G02F1/01 G02B1/10 

(Л

с

Применение резонатора ФабриПеро в качестве регулятора интенсивности рассеяния света оптическими системами.

4

;о 1 Изобретение относится к оптике и может быть использовано, например при изготовлении высококачественных зеркал с низким коэффициентом рассе яния света, дифракционных ответвителей, дифракционных решеток с высо ким Коэффициентом преобразования, при изготовлении зеркал рентгеновского диапазона спектра, для повьппения лучевой прочности зеркал с мног слойными диэлектрическими покрытиям и т.д. Известны технологические решения для изменения интенсивности рассеяния света на поверхности конденсиро ванных сред, например способ уменьшения интенсивности рассеяния света металлическими поверхностями, включающий создание на них гладкого микрорельефа с малой (порядка нескольких Ангстрем) среднеквадратичной высотой шероховатостей ij , Известно также устройство для увеличения интенсивности направленного светорассеяния, содержащее металлическую подложку с выполненной на ее поверхности дифракционной решеткой Yj. Недостатком этих решений является невозможность эффективного управ ления интенсивностью светорассеяния, значение которой определяется микрогеометрией поверхности тела, сформированной в процессе обработки Кроме того, черзвычайно сложен и трудоемок процесс получения достаточно гладких поверхностей, имеющие малые коэффи1.;иенты светорассеяния, а также дифракционных решеток с заданным профилем штрихов. Известы также открытые резонатор (или интерферрометры) Фабри-Перо, выполненные в виде двух взаимно параллельных отражающих поверхностей, принцип действия которых основан на интерференции света при его многократном отражении от этих поверхностей с образование стоячих волн з Резонаторы.Фабри-Перо широко используются в оптике в качестве лазерных резонаторов или для управления коэффициентами пропускания и зеркального отражения света оптическими элементами. Цель изобретения - регулирование интенсивности светорассеяния на поверхности конденсированных сред. 162 Поставленная цель достигается применением резонатора Фабри-Перо в качестве регулятора интенсивности рассеяния света оптическими системами. Достижение положительного эффекта стало возможным благодаря зависимости интенсивности рассеяния света на реальных поверхностях резонатора Фабри-Перо от его параметров (показателя преломления и толщины). Интенсивность и индикатрисса рассеяния света на границе раздела сред (например, на границе воздух - металл) зависят от микрогеометрии поверхности раздела и оптических постоянных контактирующих сред. Интегральная по углам интенсивность рассеяния тем больше, чём вьш1е отражательная способность рассматриваемой поверхности при неизменной микрогеометрии, поскольку при этом большая доля падающего светового потока преобразуется в рассеянное излучение. В то же время экспериментально обнаружено и объяснено теоретически, что при отражении света от слоистой системы, представляющей собой резонатор Фабри-Перо,реализуется полностью противоположная ситуация: чем вьш1е коэффициент отражения такой системы, тем меньше интенсивность рассеяния и наоборот. Физическая сущность обнаруженного эффекта состоит в том, что в слоистых системах интенсивность рассеянного излучения определяется интерференцией падающего и зеркального компонентов отраженного излучения, многократно переотражающегося от границ системы. Эффективность преобразования падающего излучения в рассеянное повьш1ается, когда электрические поля падающего и зеркально отраженного света синфазны (т.е. складываются). Это характерно, например, для антиотражающих (просветляющих) интерференционных покрытий с малым коэффициентом отражения. Внутри отражающих покрытий, напротив, соответствующие поля вычитаются, что приводит к понижению интенсивности рассеяниясвета системой. Таким образом, применение резонатора Фабри-Перо позволяет, в зависимости от его толщины и коэффициента преломления, увеличивать или уменьшать коэффициент рассеяния света. При этом для получения макси3мального рассеяния необходимо реали зовать слой, обеспечивающий 1 шнимал ное отражение, и наоборот. Методика расчета таких слоев широко известна из теории физической оптики. Резонатор Фабри-Перо может быть образован интерференционным покрытием, наносимым на рабочую поверх. ность оптического элемента; интерференционной пластиной, на поверхность (поверхности) которой наносят .ся рабочие элементы (например, напыляется зеркало или создается .дифракционная решетка); самими рабочим поверхностями оптических элементов и т.д. Положительньй эффект может быть достигнут лишь при совершенной технологии нанесения покрытий: покрытие должно быть сплошным, а ра нотолщинность не превышать (0,1,... ...0,3)Л/4ц. Пример. На поверхности медного зеркала создавали резонатор Фабри-Перо путем выращивания окисньпс пленок различной толщины. Тол- щина выращенной пленки определялась по значению коэффициента отражения на 0,63 мкм. Для измерения коэф фициента рассеяния на длинах волн 0,63 и 10,6 мкм использовался фотометрический шар: зеркальный кo tпoнент отраженного светового потока выводился из шара через специально 164 подобранное отверстие, а рассеянный свет попадал на поверхность шара, 4to позволяло измерять его интенсивность. Измерения показали, что интенсивность рассеяния при образовании на поверхности меди четвертьволновой (антиотражающей) окисной пленки в 2-2,5 раза превышает соответствующую величину для полуволновой пленки. Значительно больший ДИЭ пазон изменений коэффициента рассеяния можно получить путем, например, напыления на металл диэлектрических пленок с высоким показателем преломления (п 2-3) в условиях, обеспечивающих неизменность микрогеомет- рии поверхности металла. Таким образом, по сравнению с известными техническими решениями использование изобретения позволяет в широком диапазоне изменять интенсивность рассеяния света на поверхности конденсирования сред без изменения их микрорельефа, допускает создания оптических элементов (в том числе металлоптики) с низким коэффициентом рассеяния монохроматического счета, характерным для супергладких поверхностей, и делает возможным создание дифрационных решеток и ответвителей с варьируемым коэффициентом преобразования.