Узкополосный фильтр Советский патент 1986 года по МПК G02B5/20 

Изобретение относится к технической оптике, конкретно к оптическим фильтрам, и может найти применение в различных оптических приборах и устройствах, использующих монохроматический свет, в частности в голо- графических и интегральнооптических устройствах.

Цель изобретения - сужение полосы пропускания фильтра и повьшеиие пространственного разделения исходного и монохроматизированного устройством излучения.

На чертеже схематически изображен предлагаемый фильтр.

Устройство 1 ввода излучения выполнено, например, в виде фокусирующей системы линз, позволяющей направлять исходное излучение на торец планерного волновода 2 под различными углами. Планарный волновод 2 выполнен,например, термическим испарением в вакууме, с конденсацией на стеклянную подложку 3, М одинаковых пар чередующихся диэлектрических слоев с показателями преломления И и ha, толщинами Ь иН (строго контролируемыми в процессе нанесения, рассчитанными для требуемой рабочей длины волны фильтра До и выбранного угла б.падения исходного излучения на торец планарного волновода 2, по соотношениям

;( , 6-C)-cos0(J-AD + i- & с)

h, +h

MO; ,

где

R, lh, -s. -, A:cos(, h,);

Рг /Нг ,

гтт

6.cos( P,h,)., C siH(P.h,). D siM(iI.p,4);

-A-e-4-(,-);

&- диаметр пучка вводимого излучения .

Дифракционная решетка 4 выполнена на отдельной прозрачной подложке 5, нагфимер, механической обработкой части ее поверхности, и размещена

непосредственно над поверхностью планарного волновода 2 с небольшим зазором. Подложка 5 кинематически связана с механизмом 6, регулирующим

зазор между дифракционной решеткой 4 и поверхностью планарного волновода 2, вьтолненным, например, в виде микрометрического столика, удерживающего одновременно подложку 3

с планарным волноводом 2 и подложку 5 с дифракционной решеткой 4.

Устройство работает следующим образом.

Исходное немонохроматическое излучение с помощью устройства 1 ввода направляется на торец планарного волновода 2 под выбранным углом в, возбуждая в нем поверхностную электромагнитную волну с длиной Ло равной требуемой рабочей длине волны фильтра. Исходное излучение с длинами волн, не принадлежащими интервалу S Л в планарный волновод 2 не попадает, поскольку оно соответствует его полосе отражения и полностью отражается от его торца. Поверхностная электромагнитная волна распространяется вдоль планарного волновода,

причем ее интенсивность экспоненциально спадает в обе стороны от границы раздела волновод - воздух и вся энергия распространяется вдоль поверхности планарного волновода 2,

что позволяет осуществлять ее вывод с помощью дифракционной решетки 4 со стопроцентной эффективностью, т.е. обеспечить коэффициент пропускания

фильтра, близкий к единице для дан- ной рабочей длины волны.Дд.

Настройка фильтра осуществляется регулировкой угла падения исходного излучения на торец планарноЛ

волновода 2 (для достижения максимальной эффективности возбуждения поверхностной электромагнитной волны) и регулировкой зазора между дифракционной решеткой 4 и поверхностью

планарного волновода 5 (для достижения стопроцентной эффективности в№- вода из фильтра монохроматизирован- ного излучения). Пространственное разделение в фильтре исходного и мо-

нохроматизированного излучения значительно облегчает его согласование с прочими узлами оптической схемы прибора.

312134584

Формула изобретениявводимого излучения определяют

из соотношений

/зкополосный фильтр, содержащий ., л о а г t дГ±Ат 1 йсЬ пленарный волновод, выполненный на :()cosQ(лi) -о /диэлектрической подложке, устрой- 5 , (at l

ство ввода излучения и дифракцион- tZ a -1 - j- i i ,л .

ную решетку, отличающий-, °

с я тем, что, с целью сужения по-

лосы пропускания и повышения прост N о; ,

ранственйого разделения исходного10

и монохроматизированного излучения,где -

планарный волновод выполнен в видер WM - N одинаковых пар чередующихся диэлект

рических слоев, а дифракционная решетка выполнена на отдельной подлож- fs ке, установленной над поверхностью,

планарного волновода и кинематичес- Лгсов - -P, h)i (-r-PI К)/ ки связанной с механизмом измене-.л о

ния зазора мевду ними, причем толщи- .. ны слоев h, иЬг, их показатели пре- 20 Ло V До / ломления и и h, рабочая длина волны фильтра АО , угол© ввода излу- а Л + J )с т чения в волновод и диаметр & пучка PI PI /

Изо 5ретение может быть применено в оптических устройствах, использующих монохроматический свет. Целью изобретения является сужение полосы пропускания и повышение пространственного разделения исходного и монохроматизированного излучеиия. Для этого планарный волновод 2 Btf полнен в виде jtJ одинаковых пар чере- дзгющкхся диэлектрических слоев. На торец этого волновода под определенным углом направляется немонохрома ческое излучение, возбуясдакяцее в . нем поверхностную электромагнитную волну, которая распространяе.тся вдоль волновода и вьшодится с щью дифракционной решетки 4, выполненной на отдельной подложке 5 и кинематически связанной с механиз мом 6 изменения зазора между решеткой и волноводом. Исходное ние с длинами волн, не принадлежат- щими выбранному интервалу, в пла- нарный волновод не попадает, полностью отражаясь от его торца. 1 ид.. ю О9 41 01 00