Светоделитель с коэффициентом деления мощности 1:20 Советский патент 1992 года по МПК G02B5/28 

Изобретение относится к оптическим элементам на основе многослойных интерференционных покрытий и может быть использовано в приборостроении, лазерной технике и т.п.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем однолучевого характера деления мощности, упрощение процесса изготовления и уменьшение степени поляризации.

На фиг. 1 изображен предлагаемый светоделитель; на фиг. 2 приведена его спектральная характеристика.

Конструкция светоделителя с коэффициентом деления мощности 1:20 практически реализована нанесением.в вакууме

делительного и просветляющего покрытий в установке вакуумного напыления УРМ.3.279.060 на две стороны плоской подложки из оптического стекла К8 размерами 6x8x1 мм. Изготовленный светоделитель был рассчитан для работы под углом падения излучения 45° в интервале длин волн с центром на АО 850 нм. Делительное покрытие выполнялось на основе трех чередующихся слоев из MgFa и Zr02, причем пленки МдР2 наносились на подложку первыми. Все три слоя делительного покрытия имели оптическую толщину Ai/4, где Ai 945-955 нм. Просветляющее покрытие выполнялось на основе пленок АЬОз, Zr02 и MgF2, причем пленки наносились на

XI

ю VJ

о ю о

подложку первыми, а пленки MgF2 граничили с воздухом. Оптическая толщина пленок А 20зиМдР2была равна А2/4, пленки Zr02 А2 /2. Здесь А2 1088-1099 нм.

При температуре нанесения 150°С пленки MgF2, А120з и Zr02 имели показатели преломления 1,38, 1,61 и 1,95 соответственно. Экспериментальные спектры пропускания S- и Р-поляризацией излучения, падающего под углом 45° на созданный таким образом светоделитель, показаны на фиг. 2. Измерения выполнены на спектрофотометре СФ-26 с использованием кристаллического поляризатора в виде призмы Плана. Из фиг. 2 следует, что в интервале длин волн 780-930 нм (Ts + Tp)/2 95,2 ± 1%, т.е. делитель с хорошей точностью делит мощность падающего на него излучения в соотношении 1:20. При этом степень поляризации прошедшего через светоделитель излучения не превышает 1 %. Таким образом, изготовлен неполяризующий светоделитель с коэффициентом деления мощности Р:Т 1:20, работающий в достаточно широком диапазоне длин волн с центром на АО 850 нм. Конструкция делителя, содержащая на одной стороне плоской подложки делительное покрытие, а на другой - просветляющее покрытие, обеспечивает однолучевой характер деления: деление мощности в необходимом отношении происходит на поверхности делительного покрытия. Этот светоделитель, работающий в спектральной области 780-950 нм, может быть использован для деления мощности излучения с центральной длиной волны АО 850 нм как от лазерного источника, имеющего спектральную ширину 10 нм, так и от светодиода, обладающего спектральной шириной 100 нм. Такие светоизлучаю- щие диоды и полупроводниковые лазеры широко используются в волоконно-оптических линиях связи и соответствующей контрольно- измерительной аппаратуре.

Положительный эффект от использования светоделителя заключается в следующем:

Светоделитель имеет более широкий рабочий диапазон длин волн (т.е. диапазон длин волн, в котором сохраняются коэффициент деления 1:20 и малая степень поляризации) ДА (0,93-1,03)10 , где Л центральная длина волны рабочего диапазона.

Однолучевой характер деления мощности позволяет расширить функциональные возможности делителя, а именно:

-реализовать конструкцию делителя на подложках любой толщины;

-использовать делитель для разветвления мощности в фотоприемниках с произвольными размерами фоточувствительности области,

-использовать делитель для разветвления мощности в интегрально-оптические и волоконные световоды, а также на другие

делители и линзы.

Упрощается технология изготовления делителя.

Для изготовления делителя необходимо нанести на плоскую подложку только шесть

слоев.

Уменьшается степень поляризации делителя.

У светоделителя в широком спектральном диапазоне ДА (0,90-1,10) АО степень

поляризации в проходящем пучке Рт S 2%. а в отраженном пучке PR 25%. Формула изобретения Светоделитель с коэффициентом деления мощности 1:20, состоящий из плоскопараллельной подложки с показателем преломления 1,46-1,55 с нанесенными на обе ее стороны покрытиями, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем однолучевого характера деления мощности, упрощения процесса изготовления и уменьшения степени поляризации, покрытие на одной стороне подложки выполнено трехслойным делительным с показателями

преломления и оптическими толщинами слоев, равными, считая от подложки, соответственно пн 1,37-1,39, пь 1,90-2,00, пн - 1,37-1,39 и Ai /4,Ai/2, Ai /4,где Ai (1,112-1,124) АО, на другой-стороне-трехслойным просветляющим с показателями преломления оптическими толщинами слоев равными, считая от подложки, соответственно пн 1,60-1,62, пь 1,90-2,00, пн 1,37-1,39 и А2 /4, А2 /4, А2 /4, где А2

(1,280-1,293) АО , причем АО равно длине волны падающего на светоделитель излучения.

Пв-1,90 + 2,00

Изобретение относится к оптическим элементам на основе многослойных интерференционных покрытий и может быть использовано в приборостроении, лазерной технике и т.п. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем однолучевого характера деления мощности, упрощение процесса изготовления и уменьшение степени поляризации. Светоделитель состоит из подложки с попадателем преломления 1,48-1,55, на обе стороны которой нанесены трехслойные интерференционные покрытия. На одной стороне покрытие выполнено делительным с показателями преломления и оптическими толщинами слоев, равными, считая от подложки, соответственно пн 1,37-1,39, пь 1,90- 2,00, пн 1,37-1,39 и Ai /4, Ai/4,Ai/4, где AI (1,112-1,124) АО .. На другой стороне покрытие выполнено просветляющим с показателями преломления и оптическими толщинами слоев, равными, считая от подложки, соответственно п ц 1,60-1,62, пь 1,90-2,00, пн 1,37-1,39 и А2/4.А2/2, А2/4, гдеА2 (1,280-1,293) АО, гдеАо-длина волны падающего на светоделитель излучения. 2 ил. (Л С

,,39- -ZW-- //4

/ /, // // 0 / // ///

X # # / # &

,/ ,/

# # # # # # jЈ / / ft ft

WO + 2,00

/r H 1,,39

%wm Аг№

Jonm

г/г

Jonm

Яг/4

TsJp fo

VUp-2

150 80Q 850 900

Фиг.2

j

950 Л,ш