Широкополосное зеркало Советский патент 1986 года по МПК G02B5/28 

Изобретение относится к интерференционным покрытиям, используемым в оптическом приборостроении.

Целью изобретенр}я является расширение спектральной области постоян- него отражения.

На фиг. 1 схематически изображено широкополосное зеркало; на фиг. 2 - спектральные зависимости коэффициента отражения отражающих покрытий R (Д) и R(), нанесенных на обе стороны подложки; на фиг. 3 - спектральные зависимости коэффициента отражения покрытий, нанесенных на разные стороны подложки, а также характеристика широкополосного зеркала.

Устройство состоит из прозрачной рабочем диапазоне спектра подложки 1 на противоположные стороны которой нанесены интерференционные зеркала 2 и 3. Зеркала выполнены из слоев равной или неравной оптической толщины, у которых отношение оптических тол- щий слоев, имеющих одинаковые порядковые номера, в зависимости от конкретной реализации устройства составляет 1,4-2,3. Подложка 1 с линейным размером рабочей области d и показателем преломления п вьтолнена в форм клина с углом при вершине, определяемым следующим соотношением

где

/1д - длина волны, на которой интерференционные отражающие покрытия имеют одинаковые коэффициенты отражения; k - целое положительное число; - параметр, зависящий от формы рабочей области широкополосного зеркала, значения которого лежат в интервале 0-25.

В час тности, для прямоугольной формы рабочей области f О, для круглой формы 0,25. Наличие наклона межд поверхностями подложки, На которые нанесены интерференционные фильтры предотвращает когерентное сложение фаз лучей, отраженных от этих фильтров , и сопутствующее такому сложению появление паразитных составляющих на кривой спектрального отражения.

Устройство работает следующим образом,

В диапазонах длин волнА Лд+4А, /( А-и А (фиг. 2), гдеК, или

, можно пренебречь интерферен- ционным взаимодействием зеркал и величина пропускания устройства определяется выражением:

(l-Rj)()

Вблизи длины волны g , где коэффициенты отражения зеркал 2 и 3 совпадают, пропускание устройства определяется выражением

I (А, X, y)ds

15

IQ

5

где Ig - функция Эри;

5д - площадь рабочей области; X, у - декартовы координаты. Величина I в общем случае зависит от Д и от соотношения оптических толщин слоев зеркал 2 и 3. Из физических соображений ясно, что для обеспечения независимости этой величины от А при прямоугольной форме рабочей области зеркал наибольшее изменение оптической толщины подложки при переходе от края к краю должно быть кратным целому числу полуволн. Это соответствует углу клина подложки.

Для того чтобы наличие клиновидной подложки не сбивало ход световых лучей в оптических установках, необ- . ходимо, чтобы угол клина oL не превышал угла дифракции на апертуре. С

учетом этого следует выбрать k 1 ,

2Если форма рабочей области

широкополосного зеркала отличается от прямоугольной, то формула для. содержит поправку , обеспечивающую

независимость I от Д .

Выбор отношения оптических толщин слоев, образующих интерференционные зеркала и имеющих одинаковые порядко- вые номера по разные стороны от подложки, г 1,4-2,3. обеспечивает равенство пропускания предлагаемого устройства в спектральной области от ..;- J до А тдА пропусканию устройства за пределами этой области т.е. сохранение постоянного коэффи

циента отражения R в расширенной спектральной области от /

мин

до

В таблице приведены характеристики широкополосных зеркал, сконструированных на основе различных отражающих покрытий. Здесь через В и Н обозначены слои с высоким и низким

показателями преломления соответственно, оптические толщины которых равны четверти длины волны L для

01

покрытия, нанесенного на одну сторону подложки, и /1д для покрытия, нанеИз таблицы следует, что выбирай различное число слоев, можно сконстрировать широкополосныз зеркала с коэффициентом отражения R от 30 до 100%. .

В качестве отражающих покрытий можно использовать структуры, состоящие из одного или нескольких чередующихся слоев с высоким (В) и низки (Н) показателями крепления. В частности, на фиг. 3 показаны спектраль- ные характеристики отражающих покрытий, состоящие из трех чередующихся слоев сульфида цинка и криолита, оп- тические толщины которых равны четверти длины волны АО, - 500 им (кри- вая 4) и АО 650 нм (кривая 5). Результирующая спектральная характеристика (кривая 6) 1гмеет коэффициент отражения, равный 65±5% в интервале 400-910 нм.

Использование широкополосного зеркала позволяет уменьшить.число рабочих зеркал, избавляет от необходимости смены этих зеркал и связанной с этим юстировки оптической сие- темы.

Формула изобретения

1. Широкополосное зеркало, состоящ из прозрачной в рабочем диапазоне спектра подложки с показателем преломления п и линейным размером рабосенного на другую сторону; uR характеризует отклонение коэффициента отражения от постоянного значения R в спектральном интервале от А „

ДО идкс

чей области d, вьтолненной в форме клина с углом при верщине, равным cL на противоположные стороны которой нанесены интерференционные отражающие покрытия, состоящие из чередующихся слоев с высоким и низким показателями преломления, отличающееся тем, что, с целью расширения спектральной области постоянного отражения, отношение оптических толщин слоев интерференционных отражающих покрытий, имеющих одинаковые порядковые номера по разные стороны от подложки, выбрано равным 1,4-2,3, а угол клина при вершине удовлетворяе условию

-I;J 4 где АО - длина волны, на которой

интерференционные отражающие покрытия имеют одинаковые коэффициенты отражения;

k - целое положительное число; - - параметр, зависящий от формы рабочей области широкополосного зеркала, значенн я которого лежат в интервале 0-0,25.

2. Зеркало по п. 1, о т л и ч а- ю щ е е с я тем, что для прямоугольной формы рабочей области широкополосного зеркала параметр 0.

512543986

3. Зеркало по п. 1, о т л и ч а- формы рабочей области широкополосно- ю щ е е с я тем, что для круглой го зеркала параметр 0,25.

Г.

iPas.2

Изобретение относится к оптическому приборостроению и позволяет рас- пшрить спектральную область постоянного отражения. На противоположные стороны подложки 1 в форме клина нанесены интерференционные отражающие покрытия 2, 3, состоящие из чередующихся слоев с высоким и низким показателями преломления. Выбор отнощения оптических толщин слоев покрытий, имеющих одинаковые порядковые номера по разные стороны от подложки, в пределах 1,4-2,3 обеспечивает равенство пропускания устройства в спектральной области.Ад tй А пропусканию устройства за пределами этой области ( А, - длина волны, на которой интерференционные отражающие покрытия имеют одинаковые коэф. отражения). Приведено условие, которому удовлетворяет угол® клина подложки 1, а также значения /жь параметра для различных форм рабо- чей области широкополосного зеркала. 2 3.п. ф-лы, 3 ил.

О.6

9

/

-..4

fpfJ2.5

Составитель П. Яковлев Редактор М. Циткина Техред И.Попович

Заказ 4714./4S

Тираж 501

ВНРШПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

600

Корректор Л. Пилипенко

Подписное