Многослойная интерференционная система для дальней инфракрасной области спектра

 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано для фильтрации излучения в далекой инфракрасной области спектра. Изобретение позволяет уменьшить коротковолновое фоновое пропускание в многослойной интерференционной системе. Многослойная система содержит чередующиеся слои с высоким n_в(1) и низким n_н(2) показателями преломления. Слой с низким показателем преломления выполнен из полимерного материала. Один из слоев с высоким показателем преломления выполнен в виде системы слоев (3) с высоким n_в1 и низким n_н1 показателями преломления. Показатель преломления n_в1 в спектральной области λ>λ_o меньше, чем в областях λ>λ_o/3 . Оптическая толщина периодов 2 ил.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано для фильтрации излучения в далекой инфракрасной области спектpа. Цель изобpетения - уменьшение пропускания в коротковолновой области спектpа. На фиг. 1 представлена интерференционная система, общий вид; на фиг. 2 - спектральная зависимость Т = f(λ) для интерференционной системы, выполненной по данному способу. Интерференционная система состоит из чередующихся интерференционных слоев с высоким (В) 1 и низким (Н) 2 показателями преломления, причем по крайней мере один слой с высоким показателем преломления (В^*) 3 выполнен не сплошным, а дискретным, состоящим из элементарных слоев с высоким (В^{`</sup> ) 4 и низким (Н<sup>`} ) 5 показателями преломления образующими многослойную интерференционную систему для коротковолновой области спектра. Работает интерференционная система следующим образом. Излучение с длиной волны λ > λ_о взаимодействует с совокупностью слоев В Н. . . Вкак с одним квазиоднородным слоем 3 с высоким показателем преломления, поэтому для излучения λ> λ _о система представляет собой совокупность чередующихся слоев с высоким (В) и низким (Н) 2 показателями преломления. Излучение с длиной волны 3 взаимодействует с каждым элементарным слоем ВН системы ВН. . . В, в результате производится дополнительное ослабление коротковолнового фонового излучения за счет многократного отражения на границах слое в В, Н. Выполнение элементарного слоя с высоким показателем преломления (В) из германия, а элементарного слоя с низким показателем преломления (Н) из фторида лития позволяет получить для далекой ИК-области спектра λ> 50 мкм отношение показателей преломления слоев В/Н≈ 4: 3, а для коротковолновой области спектра λ < <15 мкм отношение показателей преломления В/Н≈ 4: 1,35; Такое изменение отношения показателей преломления слоев В/Ндля пары материалов германий - фторид лития связано с тем, что показатель преломления германия в широком спектральном диапазоне λ- 2-200 мкм имеет высокое значение n ≈4, а показатель преломления фтоpида лития меняется от низкого значения n ≈1,35 для диапазона λ≈ 2-15 мкм до высокого значения n ≈ 3 (по оценкам из спектров отражения) для спектральной области λ > 50 мкм. Увеличение показателя преломления у фторида лития в далекой ИК-области спектра λ > 50 мкм обусловлено наличием у этого матеpиала сильной полосы поглощения в диапазоне λ≈ 15-35 мкм (полосы остаточных лучей). Тонкие слои фторида лития достаточно прозрачны для спектрального диапазона λ > 50 мкм, что обеспечивает возможность их использования в качестве компонент многослойной интерференционной системы. Рассмотрим практический пример изготовления многослойной интерференционной системы. Пусть необходимо получить структуру с низким пропусканием в области λ_o ≈64 мкм и с высоким пропусканием в области λ> 2λ _о. С этой целью изготовим полимер - кристаллическую интерференционную чертвертьволновую систему сλ₁ ≈ 64 мкм. Брали пленку фторопласта оптической толщины 16 мкм. На одну сторону наносили термическим испарением в вакууме слой германия оптической толщины 16 мкм, а на вторую сторону - 9-слойную систему ВНВНВН ВНВ, элементарные интерференционные слои которой В и Н выполнены соответственно из германия и фторида лития и имеют оптическую толщину 1,15 мкм каждый для области спектра λ = 4,6 мкм. Геометрическая толщина элементарного слоя Ндля λ = 4,6 мкм равна 1,15/1,35 мкм. Для области спектра 64 мкм показатель преломления фторида лития n_Lif - 3. Следовательно, оптическая толщина элементарного слоя Вдля λ≈ 64 мкм составит 3,45/1,35 -2,56 мкм. Поскольку показатель преломления германия в широком спектральном диапазоне λ = 2-200 мкм имеет одинаковое высокое значение n≈4, то оптическая толщина элементарного слоя Вдля λ≈64 мкм составит 1,15 мкм. Для оценки общей оптической толщины слоя ВНВН ВНВНВвоспользуемся методом аддитивного сложения оптических толщин слоев В и Н. Это дает суммарную оптическую толщину 16 мкм, т. е. 9-слойную четвертьволновую для λ= 4,6 мкм систему ВНВНВНВН НCre - Lif можно считать с достаточным приближением четвертьволновым слоем с высоким показателем преломления для λ≈ 64 мкм. (56) Авторское свидетельство СССР N 461398, кл. G 02 B 5/20, 1975. Авторское свидетельство СССР N 1275346, кл. F 02 B 5/28, 1986.

Формула изобретения

1. МНОГОСЛОЙНАЯ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ДАЛЬНЕЙ ИНФРАКРАСНОЙ ОБЛАСТИ СПЕКТРА, состоящая из чередующихся слоев с высоким n_в и низким n_н показателями преломления, причем слои с низким показателем преломления выполнены из полимерного материала, а оптическая толщина периода λ_o/2, где λ_o соответствует центру спектральной области высокого отражения, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения пропускания в коротковолновой области спектра, по крайней мере один слой с высоким показателем преломления выполнен в виде системы слоев с высоким n_в1 и низким n_н1 показателями преломления с оптической толщиной периода λ_o/2, где 3λ < λ_o, при этом выполняется условие < , где n^ʹ_в1 и n^ʹ_н1 - показатели преломления дискретных слоев в спектральной области λ > λ_o ; n^ʺ_в1 и n^ʺ_н1 - показатели преломления дискретных слоев в спектральной области λ < λ_o / 3 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что слой с показателем преломления n_в1 выполнен из германия, а слой с показателем преломления n_н1 - из фторида лития.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2