Інтерференційний фільтр авсва-123r456т

Інтерференційний фільтр АВСВА-123R456T, переважно для лазерів, який складається із підкладки, прозорої в робочій області спектру, і інтерференційної системи, яка утворюється періодичним повторенням структури АВСВА, в якій А, В і С позначають шари із матеріалів з показниками заломлення пд, пв і пс ВІДПОВІДНО, а оптична товщина структури АВСВА дорівнює 0,5 XQ, шару Технічне рішення, що пропонується, відноситься до пристроїв оптичного приладобудування, які використовуються для селективного відбивання і пропускання світла, і може бути використано як інтерференційний фільтр з широкою смугою прозорості або дзеркало резонатора лазера чи параметричного генератора з високим рівнем відбивання на робочій частоті VQ (довжина п'яту гармоніку 5 v 0 (Авт Свид СССР №1318074) Ці системи складаються з прозорої в робочій спектральній області спектру підкладки S, на яку наноситься інтерференційне покриття, утворене періодичним повторенням т разів шарів В та Н із матеріалів з високим (пв) і низьким (пн) показниками заломлення (Авт Свид СССР №1318074) Оптичні товщини шарів з високим показником заломлення дорівнюють 0,2я, 0 , а шарів з низьким показником заломлення дорівнюють 0,3 XQ , або ж навпаки, де XQ - довжина хвилі, що відповідає хвилі Хо = 1/v0), другій (2v 0 ) та третій ( 3 v 0 ) м гармоніках при високому рівні пропускання в частотному діапазоні від (3 + Є) VQ Д° U - s ) VQ > Д е 0< s < 0,5 Розробка багатошарових оптичних систем з даними параметрами дозволить успішно розв'язувати задачу по створенню рідинних та твердотільних лазерів з повздовжньою накачкою ВІДОМІ багатошарові інтерференційні системи, що забезпечують високий рівень відбивання на р о б о ч і й ч а с т о т і VQ ( д о в ж и н а х в и л і XQ - 1 / V Q ) , також на частотах другої 2 v ° (довжина хвилі І/2 VQ ). т р е т ь о ї 3 v o ( д о в ж и н а х в и л і Х3 a Хі - І/З VQ ) четвертої 4VQ (довжина ХВИЛІ Х А ~ 1/4 v ° ) і шостої 6vo (довжина хвилі ^% - І/б VQ ) гармонік, при збереженні прозорості в частотному діапазоні від (4+Є) VQ Д ° (6 - Є) V Q . Д е є після чого комбінація АВСВА повторюється ще (т-1) раз КІЛЬКІСТЬ періодів т залежить від того, який коефіцієнт відбивання бажано отримати на частотах першої, другої і третьої гармонік Чим більшою буде КІЛЬКІСТЬ повторень, тим 58888 вищим буде коефіцієнт відбивання На фіг 3 наведено спектральну залежність коефіцієнта пропускання Т від відносної довжини хвилі XQI X запропонованого інтерференційного 1П фільтра, структура якого є S(ABCBA) Оптичні товщини шарів А дорівнюють 0,15я, 0 , шарів В 0,05 я,0 , а шару С - 0,1 XQ Показники заломлення шарів А, В і С дорівнюють пд =1,45, пв=1,75 і пс=2,4, ВІДПОВІДНО Показник заломлення підкладки ns=1,45 Показники заломлення шарів вибрані таким чином, щоб вони задовольняли співвідношенню y=0,22201+0,98432x-0,24288x2+0,0394xJ, де х=п в /п с , у=пд/пв Видно, що спектральна область смуги прозорості, де коефіцієнт пропускання Т більший за 96%, широка і охоплює одразу три сусідні гармоніки робочої частоти, а саме четверту (Х0ІХ=4), п'яту (Х0ІХ=5) та шосту (Х0ІХ=6), і досягається високе відбивання на частотах першої ( ° А = 1 , коефіцієнт відбивання R більше 99%) другої (XQIX=2, коефіцієнт відбивання R більше 99%) і третьої (A,Q/A,-3, коефіцієнт відбивання R близький 90%) гармонік На фіг 4 наведена спектральна залежність коефіцієнта пропускання Т від довжини хвилі ^ запропонованого інтерференційного фільтра, структура якого, є S(ABCBA)10 Оптичні товщини шарів А дорівнюють 0,15 Я-о > шарів В - 0,05 я,0 а шару С 0,1 XQ Показники заломлення шарів А, В і С дорівнюють пд=1,45, пв=1,75 і пс=2,4, ВІДПОВІДНО Показник заломлення підкладки ns=1,45 Показники заломлення шарів вибрані таким чином, щоб вони задовольняли співвідношенню у=0,22201+0,98432х-0,24288х2+0,0394х3, дех=п в /п с , у=пд/пв В запропонованому розв'язку поставленої задачі, який був знайдений експериментальне, важливим є дотримання вказаних значень оптичних товщин шарів А, В і С Недотримання приводить до появи в області смуги прозорості окремих смуг високого відбивання Для ілюстрації цього на фіг 5 наведено спектральні характеристики інтерференційної системи, структура якої S(ABCBA)10, тобто така ж як і у запропонованої чи прототипу Але оптичні товщини дорівнюють 0,15 Я-о Для шарів А, 0,025 XQ ДЛЯ шарів В і 0,15 Я-о Для шарів С, тобто такі ж для шарів А і відрізняються від запропонованих значень 0,05 XQ Для шарів В та 0,1 XQ ДЛЯ шару С, а також від оптичних товщин шарів А, В і С для прототипу, які дорівнюють 0,1 XQ При цьому показники заломлення шарів А, В і С дорівнюють пд=1,45, пв=1,75 і пс=2,4, ВІДПОВІДНО Показник заломлення підкладки ns=1,45 Порівнюючи спектральні характеристики на фіг 5 і на фіг 3 бачимо, що зміна оптичних товщин шарів В і С приводить до появи в спектрі пропускання фільтра смуг високого відбивання на частотах четвертої (я, 0 ЇХ -4) і п'ятої (XQIX=5) гармонік, а також зникнення смуги високого відбивання на частоті третьої гармоніки (XQ /Я.-3), тобто до значного погіршення спектральної характеристики фільтра в порівнянні з запропонованим оптимальним розв'язком (фіг 3) Прикладом реалізації винаходу служать 50шарові інтерференційні фільтри, конструкція яких має вид S(ABCBA)1 , тобто утворена 10-кратним повторенням періоду АВСВА Шари А, В і С виготовлені із плівкоутворюючих матеріалів кремній двооксиду S1O2 (пд=1,45), торій оксиду ТпОг (пв=1,75) та оксиду титану ТЮг (пс=2,4), з оптичними товщинами шарів А рівними 0,15я,0 шару В 0,05 XQ , шару С - 0,1 XQ Підкладки були виготовлені із плавленого кварцу (ns=1,45) Робоча довжина хвилі лазерного випромінювання при визначені оптичних товщин шарів становила XQ =2500нм Діелектричні шари осаджені методом електронно-променевого випаровування в вакуумі із застосуванням оптичного контролю товщин безпосередньо в процесі формування шарів Спектральна залежність пропускання експериментальне отриманих фільтрів близька показаним на фіг З та фіг 4, з яких видно, що фільтр характеризується широкою смугою прозорості від 365 до 800нм (коефіцієнт пропускання Т>96%), яка охоплює одразу три сусідні гармоніки робочої частоти (довжина хвилі на частоті четвертої гармоніки дорівнює 625 нм, на частоті п'ятої гармоніки - 500нм, на частоті шостої гармоніки 417нм, тобто потрапляють в діапазон 365-800нм), збереженням високого відбивання на частоті першої гармоніки (довжина хвилі XQ =2500HM, коефіцієнти відбивання R>99% в спектральній області 2340-2730нм) і досягненням високого відбивання на частотах другої і третьої гармонік Коефіцієнти відбивання R>99% в спектральній області 1180-1310нм (довжина хвилі на частоті другої гармоніки потрапляє в цей % інтервал і дорівнює 1250нм) і R 90% в спектральній області 824-842нм (довжина хвилі на частоті третьої гармоніки потрапляє в цей інтервал і дорівнює 833нм) Розроблений інтерференційний фільтр з високим відбиванням на першій, другій і третій гармоніках робочої частоти лазерного випромінювання і прозорий в спектральній області від Я-оДЗ Д° XQIQJ З центром на довжині хвилі XQ /5 (частоті п'ятої гармоніки v ° ) може бути використаний як дзеркало резонатора рідинного чи твердотільного лазера з повздовжньою накачкою, чи параметричного генератора або як фільтр, прозорий в видимій області спектру і практично повністю відбиваючий випромінювання в спектральних областях від XQ /1 >07 до х0 /0,916 та від Я,о/2,1 до Я,о/1,9 , які при XQ =2500HM відповідають діапазонам 23402730нмта 1180-1310нм Техніко-економічною перевагою технічного рішення в порівнянні з прототипом, для якого область прозорості в видимому діапазоні спектру не перевищує 200 нм, є розширення більше ніж в два 58888 рази області прозорості Це дозволяє значно знизити інтенсивність випромінювання накачки, потрібної для досягнення порогу генерації лазерів чи параметричних генераторів, а ВІДПОВІДНО, збільшити ефективність і рівномірність по спектру накачки лазерів, збільшити коефіцієнт корисної дії Комп'ютерна верстка Н Лисенко 8 і економічність вже відомих лазерів або досягти порогу генерації в лазерах з новими типами активних середовищ При цьому технологічні витрати на виготовлення запропонованих інтерференційних фільтрів і прототипу практично ідентичні Підписано до друку 05 09 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна