Отражающий интерференционный светофильтр Советский патент 1991 года по МПК G02B5/28 

Фиг.

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к интерференционным светофильтрам.

Цель изобретения - увеличение диапазона перестройки рабочей длины волны светофильтра.

На фиг. 1 и 2 показаны конструкции отражающего светофильтра; на фиг, 3 - установка для получения системы прозрачных и полупрозрачных слоев в слое фотоэмуль- сми; на фиг. 4 - зависимость коэффициента отражения I в отн. ед. как функция длины волны А,

Светофильтр состоит из стеклянной равнобедренной призмы с углом при вер- шине, равным 90°. Рабочая грань призмы контактируете мелкозэрнистой фотоэмульсией, о которой сформирована система 2 эквидистантных слоев полупрозрачных солей серебра, расположенных на расстоя- нчи, равном половине длины волны длинио- солнопой границы перестройки рабочей длины волны светофильтра. Другой вариант иыполнения светофильтра показан на фиг. 2. Этот фильтр состоит из стеклянного кли- : ia 6, рабочая грань которого контактирует с мелкозернистой фотоэмульсией, в которой сформирована система 2 эквидистантных слоев полупрозрачных солей серебра.

Способ формирования слоистой систе- мы основан на явлении, заключающемся в том, что при отражении световой волны от оптически более плотной среды происходит изменение фазы волны на противоположную и в результате наложения падающей (волны и отраженной в среде устанавливаются стоячие волны, пучности которых располагаются на расстоянии полуволны друг т друга.

Способ осуществляют следующим об- разом.

Прозрачный светочувствительный материал оптически плотно соединяют с металлическим зеркалом, полученную систему облучают коллимированным монохромати- ческим светом с длиной волны,равной длинноволновой границе рабочей длины волны создаваемого фильтра, и затем производят физико-химическую обработку фо- точувствительного материала. В результате воздействия стоячих световых волн и обработки в прозрачном светочувствительном материале появляются эквидистантные слои, параллельные зеркалу, расстояние между которыми равно половине длины оолны

Данный способ реализуется на установке, схематически изображенной на фиг. 3; Когерентный монохроматический луч от лазера 7 проходит диафрагму 8, затем с помощью телескопа, образованного линзам 9 и 10, коллимируатся и направляется на стеклянную подложку 11 с нанесенной на нее фотоэмульсией 12. Далее луч отражается от зеркала 13 и интерферирует с падающим, в результате чего в слое фотоэмульсии формируются стоячие волны. После экспонирования фотопластинка подвергается обработке, которая включает в себя следующие операции: проявление, промывку в дистиллированной воде, фиксацию, промывку в дистиллированной воде, отбеливание, промывку в дистиллированной воде, промывку в этиловом спирте и сушку при комнатной температуре. В результате этих операций в фотоэмульсии на оптическом расстоянии, равном Яо/2, образуются полупрозрачные слои солей серебра.

Отражающий светофильтр работает следующим образом.

При падении на фильтр коллимирован- нсго пучка белого света 3 под углом а он частично отражается в направлении 4 от грани призмы АС (фиг. 1) или грани клина ВС (фиг. 2). а в основном проходит и падает на фотоэмульсию. В результате отражения от эквидистантных полупрозрачных слоев формируется пучок когерентных лучей 5 практически одинаковой интенсивности. При этом оптическая разность хода между соседними лучами составляет Д 2ndcos p , где f - угол падения света на фотоэмульсию, п - показатель преломления фотоэмульсии, d - геометрическое расстояние между слоями солей серебра. В результате интерференции когерентных отлаженных лучей возникаетселективное отражение для одной длины волны Я Д. Так как оазность хода Л зависит от угла падения с/7, длина волны отраженного излучения Я меняется при его изменении, т. е. при повороте светофильтра осуществляется перестройка его длины волны.

Поскольку расстояние между эквидистантными отражающими слоями равноЯ/2, то фильтр является фильтром первого порядка

В таблице приведены параметры светофильтра, соответствующего фиг. 1, содержащего около 60 эквидистантных слоев.

Как видно из таблицы, область перестройки рабочей длины волны фильтра составляет 170 нм, причем фильтр остается узкополосным (АЯо.5 Ю нм) во всей этой области.

На фиг. 4 приведен спектр полосы отражения фильтра, содержащего подложку в форме клина, при его облучении белым светом. Из графика, приведенного на фиг. 4,

следует, что при Я 600 им спектральная ширина полосы отражения составляет приблизительно 2 нм, Положение этой полосы изменяется в спектре в пределах 50 нм при изменении положения фильтра относительно падающего света.

Отражающий интерференционный фильтр позволяет получить узкую (2-10 нм) полосу отражения, имеет высокую контрастность, а область перестройки в зависимости от конструкции фильтра охватывает 50 - 200 нм. Перестраиваемые фильтры могут быть использованы для облучения различных объектов, например биологических, для селективного поглощения света с длиной волны источника возбуждения при получении спектров комбинационного рассеяния и люминесценции.

Формула изобретения Отражающий интерференционный г.пе- тофильтр, содержащий подложку из отиче ски прозрачного материала и систему

прозрачных и полупрозрачных чередую щихся слоев, отличающийся тем, что, с целью увеличения избирательности фильтрации и обеспечения возможности перестройки рабочей длины волны светофильтра, подложка выполнена в форме ли- на или отражательной призмы, на рабочей грани которых размещена система слоев, выполненная из фотоэмульсии с эксвиди- стантными полупрозрачными слоями солей

серебра, сформированными на расстоянии Ао/2, где АО - длинноволновая граница перестройки рабочей длины волны, при этом указанная система слоев расположена последней по направлению излучения.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и позволяет увеличить диапазон перестройки рабочей длины светофильтра. Светофильтр содержит подложку 1 в форме клина или отражательной призмы, на рабочей грани которых размещена система 2 слоев, выполненная из фотоэмульсии с эквидистантными полупрозрачными слоями солей серебра, расположенными на расстоянии Яо/2 друг от друга. 4 ил. (Л о 00 го ю ел о

Фиг. 2

8

пот j

tt

12 /3