Смуговий інтерференційний фільтр 567-4

Смуговий інтерференційний фільтр, переважно для лазерів, який містить підкладку, прозору в робочій області спектра, і інтерференційну систему, яка утворена періодичним повторенням структури заломлення пд, пв і пс ВІДПОВІДНО шарів А, В і С за Винахід 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 ХВИЛІ Яо = 1 / V Q ) . ДРУ Г | Й її гармоніці 2VQ (дов жина хвилі х2 =1/2VQ = Я-о /2), ), третій її гармоніці 3v 0 (довжина хвилі я,3 =1/3v 0 = Хо /3) та четвертій її гармоніці 4VQ (довжина хвилі Я,4 =1/4VQ = Я-о /4) при високому рівні пропускання в частотному діапазоні від (4+ є) VQ Д° (8- є) VQ > Д е є Д е 1 є наприклад на частотах 5VQ ' 6VQ або на частотах 6v0 і 7 v 0 і т д Відомо (М П Лисица, С В Орлов, Ю А Первак, И В Фекешгази Многослойные покрытия с подавлением двух соседних зон высокого отражения Журнал прикладной спектроскопии, 1987, т 47, №2, С 283-285), що досягти подавления смуг високого відбивання одразу двох порядків, тобто досягти високого пропускання одразу на двох сусідніх гармоніках робочої частоти VQ, наприклад на частотах можна за допомогою багатошарових 2VQ ' 3 V інтерференційних систем, які мають структуру S(ABCBA) 1 0 , де S - підкладка з показником заломлення ns, а А, В і С - шари оптичною товщиною |3 0,1 Яо матеріалів з показниками заломлення ВІДПОВІДНО ПД, ПВ І ПС, ЯКІ ПОВИННІ задовольняти співвід ношенням У=(1+х)(1+х 2 )/4х-{[(1+х)(1+х 2 )/4х] 2 -х} 1/2 при х 1 , дех=пв/п с , У=п А /Пв Спектральна характеристика такої багатошарової інтерференційної системи при конкретно вибранних значеннях показників заломлення підкладки і шарів А, В, С, задовольняючих умові У=(1+х)(1+х 2 )/4х-{[(1+х)(1+х 2 )/4х] 2 -х} л2 при х99%), на частотах другої (я, 0 /Я,-2, коефіцієнт відбивання R>97%), третьої ( A , Q / A , - 3 , коефіцієнт відбивання R>97%), підвищенням коефіцієнту відбивання на частоті четвертої ( A , Q / A , - 4 , коефіцієнт а ширини смуг 2, 3 і 4 порядків приблизно однакові В запропонованому рішенні поставленої задачі, який був знайдений експериментальне, важливим є дотримання вказаних значень оптичних товщин Хо/8 для шарів А, я о / 2 4 для шарів В і хо/6 для шарів С, а також співвідношення між показниками заломлення шарів Недотримання приводить до появи в області смуги прозорості окремих смуг високого відбивання Для ілюстрації цього на фіг 7 наведено спектральні характеристики інтерференційної системи, структура якої S(ABCBA) 1 , тобто така ж як і у запропонованої чи прототипу Але оптичні товщини дорівнюють 0,9я, 0 /8 для шарів А, Я-о/24 для шарів В і 1,15я, 0 /6 для шарів С, тобто такі ж для шарів В і відрізняються від запропонованих значень A,Q/8 для шарів А та A,Q/6 Д Л Я шару С, а також від оптичних товщин шарів А, В і С для прототипу, які дорівнюють Я-о/24 для шарів А і В та Я-о/3 для шарів С При цьому показники заломлення шарів А, В і С дорівнюють пд=1,45, пв=1,84 і пс=2,63, (х=пв/пс=0,7) ВІДПОВІДНО Показник заломлення підкладки ns=1,45 Порівнюючи спектральні характеристики на фіг 7 і на фіг 6 (х=0,7) бачимо, що зміна оптичних товщин шарів А і С приводить до появи в спектрі пропускання фільтра смуг високого відбивання сьомого, шостого і п'ятого порядків, тобто на частотах сьомої (Я,о/Я, = 7 ) , шостої (я, 0 /Я,= 6 ) і п'ятої (A,Q/A, = 5 ) гармонік, а також зменшення коефіцієнта відбивання на частотах другої (A,Q/A,= 2 ) І четвертої (я, 0 /Я, = 4 ) гармонік, тобто до значного погіршення спектральної характеристики фільтра в порівнянні з запропонованим оптимальним розв'язком (фіг 6) До аналогічних змін приводить не ВІДПОВІДНІСТЬ показників заломлення співвідношенню у =0,22078+0,53711х+0,36817х 2 -0,12839х Ь , де Х=П В /П С , У=Пд/П В Прикладом реалізації винаходу служать 50шарові інтерференційні фільтри, конструкція яких має вид S(ABCBA) °, тобто утворена 10-кратним повторенням періоду АВСВА Шари А, В і С виготовлені із плівкоутворюючих матеріалів кріоліту NaAIF6 (пд=1,35), плюмбум фториду PbFn2 (пв=1,75) та цинк сульфіду ZnS (пс=2,35), з оптичними тов (середній коефіцієнт про відбивання R>97%), а смуга відбивання першого порядку найширша Розроблений інтерференційний фільтр з високим відбиванням на першій, другій, третій і четвертій гармоніках робочої частоти лазерного випромінювання і прозорий в спектральній області від А, о /4,2 до я, 0 /7,86 з центром на довжині хвилі A,Q/6 (частоті шостої гармоніки VQ) може бути використаний як дзеркало резонатора рідинного чи твердотільного лазера з повздовжньою накачкою, чи параметричного генератора або як фільтр, прозорий в видимій області спектру 404-757нм (від Я о /4,2 до я о / 7 , 5 7 Я 0 = 3 1 8 0 н м ) і практично повністю відбиваючий випромінювання в спектральних областях від 2741 до 3785нм (від A,Q/1,16 ДО від 0 Д Яо/2,96), 1544 до 1622нм U0/2,06 ДО від 1039 до 1074нм (від Я 0 /3,06 ДО від 783 до 803нм (від Я 0 /4,06 ДО Яо /3,96) Такий фільтр може бути використаний для захисту органів зору від впливу інфрачервоного випромінювання в спектральній області від 2741 до 3785нм, від 1544 до 1622нм (випромінювання "ербієвих" лазерів), від 1 0 3 9 д о 1 0 7 4 н м (випромінювання "неодимових" лазерів), від 783 до 803нм (випромінювання напівпровідникових лазерів і "титансапфірових" лазерів) Техніко-економічною перевагою технічного рішення в порівнянні з прототипом є можливість досягнення високого відбивання як на основній частоті, так і на її другій, третій та четвертій гармоніці При цьому технологічні витрати на виготовлення запропонованих інтерференційних фільтрів і прототипу практично ідентичні 12 58332 11 1,0-, 0 1 2 3 4 X /Я. Фіг З Комп'ютерна верстка Л Ціхановська Підписано до друку 05 08 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