Смуговий інтерференційний фільтр 567-5

Смуговий інтерференційний фільтр, переважно для лазерів, який складається із підкладки, прозорої в робочій області спектра, і інтерференційної системи, яка утворена 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 Ао/2, оптична товщина шару А дорівнює Ао/24, де Ао фіксована довжина хвилі, який відрізняється тим, що оптичні товщини шарів В дорівнюють Ао/8, оптична товщина шару С дорівнює Ао/6, а показники заломлення пд, пв і пс ВІДПОВІДНО шарів А, В і С задовольняють співвідношенню у = 0,59774 + 1,78999х - 0,50598х2 - 0,31927х3, де х = 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 Яо = 1/vo) другій и гармоніці 2vo , (довжина хвилі Я2 - 1/2vo = А.о/2 ),), третій и , гармоніці 3vo (довжина хвилі Яз = 1/3vo = А.о/3 ) та , четвертій и гармоніці 4vo (довжина хвилі Яч = 1/4vo = Я.о/4 ) при високому рівні пропускання в частотному діапазоні від (4 + e)vo до (8 - 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 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 Яо ( оптична товщина , шару 0,5А дорівнює 0,5 (Я,о/4)= Я,о/8), характеризуються спектральними залежностями пропускання, в яких на довжинах хвиль А близьких непарним цілим значенням відношення ЯоЯ = 1,3, -/ , 5, спостерігаються так звані "смуги високого відбивання" або "стоп-смуги", а на довжинах хвиль А близьких парним цілим значенням відношення ЯоЯ = 2, 4, 6, -/ , спостерігаються так звані "смуги високого пропускання" або "смуги прозорості" При цьому ВІДПОВІДНІ ЦІЛІ значення відношення Ао/А 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 ЯоЯ системи -/ , 10 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 Я, близьких непарним цілим значенням відношення ЯоЯ = 1, 3, 5, 7 -/ , спостерігаються смуги високого відбивання або стоп-смуги, в яких коефіцієнт пропускання Т близький до нуля, а коефіцієнт відбивання R = (1Т) близький до одиниці, на довжинах хвиль Я, близьких парним цілим значенням відношення ЯоЯ -/ , , У = Пд/Пв CO го 00 ю 58331 = 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 Недоліком таких інтерференційних систем є неможливість отримання смуг прозорості на непарних порядках (Л-о/Л, = 1, 3, 5, ), а також одразу на двох сусідніх порядках, тобто коли смуга прозорості охоплює одразу парне і непарне ЦІЛІ значення відношення XQIX ВІДОМІ (АВТ СВИД СССР №1318074) багатошарові інтерференційні системи, що забезпечують високий рівень відбивання на робочій частоті vo (довжина хвилі Хо = 1/vo ), а також на частотах другої 2vo (довжина хвилі %2 1/2vo), третьої 3vo (довжина хвилі Х$ = 1/3vo), четвертої 4vo (довжина хвилі Х$ = 1/4vo) і шостої 6vo (довжина хвилі Х§ = 1/6vo) гармонік, при збереженні прозорості в частотному діапазоні від (4 + e)vo до (6 - e)vo, де є 99%), -/ , на частотах другої (Я-о/Я, = 2, коефіцієнт відбивання R>70%) , третьої (Я-о/Я, = 3, коефіцієнт відбивання R>99%), підвищенням коефіцієнту відбивання на частоті четвертої (Ло/Л = 4, коефіцієнт відбивання R>99%), а смуга відбивання четвертого 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 Я,о/4,34 до Я,о/7,7 з центром на довжині хвилі Я.о/6 (частоті шостої гармоніки vo) може бути використаний як дзеркало резонатора рідинного чи твердотільного лазера з повздовжною накачкою, чи параметричного генератора або як фільтр, прозорий в видимій області спектру 412733нм (від Я,О/4,34 ДО Я,О/7,7, Я,О = 180нм) і практично повністю відбиваючий випромінювання в спектральних областях від 3000 до 3495нм (від Я.о/1,06 до Я.о/0,91), від 1582 до 1630нм (Я.0/2,01 до Я.о/1,95), від 1039 до 1093нм (від Я,0/3,06 до Я.о/2,91), від 766 до 822нм (від Я,о/4,15 до Я,о/3,87) Такий фільтр може бути використаний для захисту органів зору від впливу інфрачервоного випромінювання в спектральній області від 3000 до 3495нм, від 1582 до 1630нм (випромінювання "ербієвих" лазерів), від 1039 до 1093нм (випромінювання "неодимових" лазерів), від 766 до 822нм (випромінювання напівпровідникових лазерів і "титан-сапфірових" 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 58331 11 1,0 12 ~3«Я5ТОйпГ~ 0,2 І 0,0 0 1 2 5 3 6 7 ФігЛ. 1,0 • І ^ 0,8 0,60,40,20,0 0 1 2 3 4 5 6 7 Фіг. 2. 1,0 0,6QA020,0 0 1 2 3 4 Фіг.З. 5 6 7 13 14 58331 (ABCBA)E Фіг 4. 3 4 л. 5 6 7 /л Фіг.5 3 4 Фіг.6. 5 6 7 8 58331 15 16 юоо 2ооо зооо 400 Фіг.7 VАФіг.8 Комп'ютерна верстка О В Курасв 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