Багатопроменева інтерференція (стр. 2 из 2)

Рисунок 6 – Криві ефективності просвітління з різним числом N шарів

Двошарове просвітління дозволяє цілком усунути відображення світла від поверхні оптичної деталі незалежно від її показника переломлення. Однак значення r = 0 досягається лише у вузькому спектральному інтервалі, а для довжин хвиль, що значно відрізняються від розрахункової, значення r можуть перевищувати вихідне значення коефіцієнта відображення для непросвітленої поверхні.

При тришаровому просвітлінні досягається значне зниження відображення в широкій області спектра. На рис. 6 наведені спектральні криві коефіцієнта відображення для порівняння ефективності покрить, що просвітлює, з різним числом шарів.

Якщо на поверхню оптичної деталі нанести шар з показником переломлення більше, ніж у підбивки, то відображення не зменшиться, а навпаки – збільшиться. При цьому відображення підвищується в міру збільшення числа шарів покриття тим вагоміше, чим більша різниця в показниках переломлення шарів, що чередуються, з високим і низьким їхніми значеннями. Такі дзеркала, названі діелектричними, мають високий коефіцієнт відображення, що доходить до 99% і вище. У діелектричних дзеркалах практично відсутнє поглинання, що особливо важливо для дзеркал лазерних резонаторів. Різновидом діелектричних дзеркал варто вважати так називані теплозахисні фільтри («холодні дзеркала»), що затримують інфрачервоні промені, не послабляючи область, яку видно, діапазону спектра.

Багатошарові покриття типу діелектричних дзеркал дозволяють виконувати просторовий розподіл одного пучка на два, котрі можуть бути спрямовані під кутом 90° один щодо іншого. Такі інтерференційні світлорозділювачі конструктивно виконуються у формі пластин чи кубів-призм. При цьому вони можуть розв’язувати різні функціональні задачі: розділяти пучки в різній пропорції за інтенсивністю, за спектром (дихронічні дзеркала), а також змінювати характер поляризації (інтерференційні поляризатори).

Перейдемо до розгляду інтерференційних світлофільтрів, що дозволяють виділяти ділянки спектра різної ширини з немонохроматичного випромінювання. За функціональним призначенням розрізняють наступні типи світлофільтрів: вузькосмугові (У), смугові (П) і що відрізають (О). Перші виділяють порівняно вузьку смугу пропущення за спектром (рис. 7, а), другі – порівняно широку спектральну область (рис. 7, б), а треті дозволяють обмежувати спектральний склад випромінювання з боку короткохвильової чи довгохвильової області (рис. 7, е).

Основними характеристиками фільтрів У є l_m – довжина хвилі в максимумі смуги пропущення; t_max – коефіцієнт пропущення в максимумі; Dl_0,5 – спектральна ширина смуги пропущення на рівні 0,5t_мах (напівширина). Крім того, нормуються й інші величини, що зображені на спектральній кривій: Dl_0,5; l_кп; l_дп; t_ф.

Рисунок 7. Спектральне пропущення різних інтерференційних світлофільтрів: а – вузькосмугові; б – смугового; в – відрізаючого

Рисунок 8 – Конструктивна схема вузькосмугового інтерференційного світлофільтра

Для фільтрів П дві перших характеристики позначають і називають інакше: l_ср – довжина хвилі, що відповідає середині смуги пропущення (середня довжина хвилі); t_ср – середній коефіцієнт пропущення в заданому спектральному діапазоні l_к – l_д від короткохвильової до довгохвильової границь. Специфічними характеристиками фільтрів О служать: l_гр – короткохвильова границя пропущення на рівні 0,1t_ср; К_р – крутість, умовно обумовлена відношенням l_гр/l_0,6.

Конструктивна схема інтерференційного світлофільтра, наприклад вузькосмугового (рис. 8), включає пластину 1 (підбивка), на яке послідовно утворені діелектричне дзеркало 2, розділовий проміжний шар 3 і друге діелектричне дзеркало 4. Друга пластина 5, звичайно з кольорового скла, використовується для зрізання максимумів, що заважають. Вона також виконує і захисну роль. Товщину проміжного шару d. вибирають з умови одержання максимуму потрібного порядку (звичайно першого чи другого) для розрахункової довжини хвилі.

Вичерпне представлення про склад шарів інтерференційних фільтрів дає послідовний їхній запис – структурна формула. Наприклад, для одинадцятишарового складеного вузькосмугового фільтра, що має шифр 3 (УЗ-У₂З-УЗ), структурна формула має такий вигляд: В – 2Н – ВНВ – 4В – ВНВ – 2Н – В. Тут букви В і Н позначають чвертьхвильові шари з речовин з високим (В) і низьким (Н) показниками переломлення. У табл. 1 наведені основні характеристики типових фільтрів.

Таблиця 1 – Оптичні характеристики інтерференційних світлофільтрів

Вузькополосні фільтри
Шифр фільтра ^*		l_m, мкм			t_max, %		Dl_0,5/l_m			Dl_0,1/l_m			l_кп/l_m			l_дп/l_m	t_Ф, %
У17–29–24		0,42–1,2			70–75		0,006			0,020			0,83			1,25	0,5
У₂17–29–24					65–70		0,0045			0,015			0,83			1,23	0,5
У₃17–29–24					60–70		0,003			0,011			0,86			1,20	0,5
У₅17–29–24					60–65		0,0025			0,008			0,88			1,19	0,5
У9–27–18		1,1–10			85–70		0,030			0,090			0,78			1,47	2,0
3/У3-У_23-У3/27–18							0,10			0,15			0,77			1,44	2,0
Смугові фільтри
Шифр фільтра	l_ср, мкм		t_ср, %	Dl_0,5/l_порівн				Dl_0,1/l_порівн			l_кп/l_порівн				l_дп/l_порівн		t_Ф, %
П1–14–27–18	1,2–10		75–80	0,70				0,75			0,55				2,20		1,5
П2–13–27–18				0,36				0,41			0,70				1,77		1,0
П3–11–27–18			70–80	0,31				0,37			0,72				1,65
Фільтри, що відрізають
Шифр фільтра		l_гр, мкм		l_д		к_п			l_кп/l_гр			t_ср, %		t_Ф, %
013–27–18		1–7		25,0		0,95			0,66			90–80		0,5
015–27–18				15,0		0,97			0,65			85–75		0,1
013–17–18		3–7		25,0					0,52

Інтерференційні фільтри, що забезпечують можливість одержання різноманітних спектральних характеристик у широкому діапазоні довжин хвиль, знаходять широке застосування в різних областях науки і техніки.