Широкосмуговий інтерференційний фільтр

Широкосмуговий інтерференційний фільтр, переважно для лазерів, який складається із прозорої в робочій області спектра підкладки 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 vo (довжина хвилі Ло = 1/vo) та другій и гармоніці 2vo (довжина хвилі k-z = 1/2vo = Ло/2) при високому рівні пропускання в частотному діапазоні від (2 + e)vo до (6 - e)vo, де є < 0,3 Розробка багатошарових оптичних систем з даними параметрами дозволить успішно розв'язувати задачу по створенню рідинних та твердотільних лазерів з повздовжною накачкою, захисних інтерференційних фільтрів для захисту органів зору від впливу потужного випромінювання в інфрачервоній області спектру і прозорих в видимій області спектру 5, спостерігаються так звані "смуги високого відбивання" або "стоп-смуги", а на довжинах хвиль Л близьких парним цілим значенням відношення Ло/Л = 2, 4, 6, спостерігаються так звані "смуги високого пропускання" або "смуги прозорості" При цьому ВІДПОВІДНІ цілі значення відношення Ло/Л називають порядком відповідної смуги На фіг 1 приведена типова спектральна характеристика такої оптичної системи, а саме спектральна залежність коефіцієнта пропускання Т від нормованої довжини хвилі Ло/Л системи S(0,5AB0,5A) °, де S підкладка із оптичного скла з показником заломлення ns = 1,52, А і В - шари із матеріалів з показниками заломлення пд = 1,45 і пв = 2,4, 10 - кількість повторень періоду (0,5АВ0,5А) в системі, підкладка і шари не поглинають випромінювання в усьому спектральному інтервалі Із фіг 1 видно, що на довжинах хвиль Л близьких непарним цілим значенням відношення Ло/Л = 1, 3, 5, 7 спостерігаються смуги високого відбивання або стоп-смуги, в яких коефіцієнт пропускання Т близький до нуля, а коефіцієнт відбивання R = (1 - Т) близький до одиниці, на довжинах хвиль Л близьких парним цілим значенням відношення Ло/Л = 2, 4, 6, 8 спостерігаються смуги високого пропускання або смуги прозорості, в яких коефіцієнт пропускання Т = 0,9 0,98, а коефіцієнт відбивання R = (1 - Т) < 0,02 0,1 Відомо [Macleod H A Thin-Film Optical Filters Bristol, Adam Hilger Ltd , 1986], що чвертьхвильові періодичні двохкомпонентні багатошарові інтерференційні системи, які утворені багаторазовим повторенням періодів (АВ) або (0,5АВ0,5А), де А і В шари із матеріалів з показниками заломлення пд і пв ВІДПОВІДНО та оптичними товщинами рівними чверті деякої фіксованої довжини хвилі Ло (оптична товщина шару 0,5А дорівнює 0,5 (Ло/4) = Ло/8), характеризуються спектральними залежностями пропускання, в яких на довжинах хвиль Л близьких непарним цілим значенням відношення Ло/Л = 1 , 3 , В - 0,0625 Я-о, де Яо - фіксована довжина хвилі, який відрізняється тим, що оптичні товщини шарів А і С дорівнюють 0,125 XQ , а показники заломлення гід, ПВ І ПС ВІДПОВІДНО шарів А, В і С задовольняють співвідношенню у=1,14425+1,08142х0,2844х2+0,06022х3, де x=nB/nc, y=nA/nB Недоліком таких інтерференційних систем є неможливість отримання смуг прозорості на непарних порядках (Ло/Л = 1, 3, 5, ) , а також одразу на 00 ю ю 55278 двох сусідніх порядках, тобто коли смуга прозорості охоплює одразу парне і непарне ЦІЛІ значення відношення Ао/А Відомо [Ю А Первак, И В Фекешгази Оптические свойства неравнотолщинных многослойных покрытий с симметричными периодами Квантовая єлектроника (Киев), 1994, вып 46, стр 8 - 11], що за допомогою двохкомпонентних періодичних багатошарових систем, період яких складається з шарів всього двох різних матеріалів, із структурою S(AB)m або S(0,5AB0,5A)m, де S - підкладка, А і В шари із матеріалів з показниками заломлення пд і пв ВІДПОВІДНО, m - число, що вказує на КІЛЬКІСТЬ пе ріодів (АВ) або (0,5АВ0,5А), принципово неможливо досягти подавления смуг високого відбивання одразу двох порядків, тобто досягти високого пропускання одразу на двох сусідніх гармоніках робочої частоти vO, наприклад на частотах 2vo і 3vo або на частотах 3vo і 4vo і т д Відомо [МП Лисица, С В Орлов, ЮА Первак, И В Фекешгази Многослойные покрытия с подавлением двух соседних зон высокого отражения Журнал прикладной спектроскопии, 1987, том 47, №2, стр 283 - 285], що досягти подавления смуг високого відбивання одразу двох порядків, тобто досягти високого пропускання одразу на двох сусідніх гармоніках робочої частоти vo, наприклад на частотах 2vo і 3vo можна за допомогою багатошарових інтерференційних систем, які мають структуру S(ABCBA)10 , де S - підкладинка з показником заломлення ns, а А, В і С - шари оптичною товщиною 0,1Ао із матеріалів з показниками заломлення ВІДПОВІДНО ПД, ПВ І ПС, ЯКІ ПОВИННІ за довольняти співвідношенням у = (1 + х)(1 + х2) / 4х - {[(1 + х)(1 + х2) / 4х]2 - х}1/2 при х 1, 1/2 ДЄ X = ПВ/Пс, У = Пд/Пв Спектральна характеристика такої багатошарової інтерференційної системи при конкретно вибраних значеннях показників заломлення підкладинки і шарів А, В, С, задовольняючих умові у = (1 + х)(1 + х2) / 4х - {[(1 + х)(1 + х2) / 4х]2 - х}1/2 при х 96%), яка охоплює одразу три сусідні гармоніки робочої частоти (довжина хвилі на частоті третьої гармоніки 707нм, на частоті четвертої гармоніки дорівнює 530нм, на частоті п'ятої гармоніки 55278 10 424нм, тобто потрапляють в діапазон 370 - 990нм), ратора або як фільтр, прозорий в видимій області збереженням високого відбивання на частоті перспектру і практично повністю відбиваючий випрошої гармоніки (довжина хвилі Ло = 2120нм, коефіцімінювання в спектральних областях від Ао/1,097 до єнти відбивання R > 99% в спектральній області А0/0,88та від А0/2,06 до Ао/1,96, які при Ао = 2120нм 1940 - 2400нм) і досягненням високого відбивання відповідають діапазонам 1940 - 2400нм та 1030 на частотах другої гармоніки Коефіцієнти відби1080нм Такий фільтр може бути використаний вання R > 98% в спектральній області 1030 для захисту органів зору від впливу інфрачервоно1080нм (довжина хвилі на частоті другої гармоніки го випромінювання 1940 - 2400нмта 1030 - 1080нм потрапляє в цей інтервал і дорівнює ЮбОнм) (наприклад, довжина хвилі "неодимового" лазера дорівнює ЮбОнм) Розроблений інтерференційний фільтр з високим відбиванням на першій і другій гармоніках роТехніко-економічною перевагою технічнобочої частоти лазерного випромінювання і прозого рішення в порівнянні з прототипом є можливість рий в спектральній області від Ло/2,14 до Ло/5,8 з застосування більш широкого набору плівкоутвоцентром на довжині хвилі Ло/4 (частоті четвертої рюючих речовин При цьому технологічні витрати гармоніки vo) може бути використаний як дзеркало на виготовлення запропонованих інтерференційрезонатора рідинного чи твердотільного лазера з них фільтрів і прототипу практично ідентичні повздовжньою накачкою, чи параметричного гене 10 , „лАЛ№Л*Лу. Г од од. 0,200 , Фіг. 1 X IX Фіг. 2 (АВСВА)" Фіг. З Фіг. 4 11 12 55278