Способ перестраиваемой интер-ференционной фильтрации электромаг-нитного излучения

 

ОП ИСАНИЕ

Союз Советскнк

Соцнаинстнческнк республнк

<н 18221

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное и авт. свяд-вy— (22) Заявлено 25,06. 79 (И ) 2783352/18-10 с присоедииеииеатзаявии М (23)Приоритет

Опубликовано 15.04.8 1. Бюллетень М 14 (51)М. Кл.

G-02 В S/28

ГевЗМВрвтаеаьй аатлатет

СССР яа делам азабратааал е атлратва (5З1УДК 535.345. .67(088,8) Дата опубликовании описания 17.04 81

5 ",.", л ъ -.,,1 »,:.

- - - " - -"- Й ч -. !,1

Д

1"

-,.Ф. Ио е пинг адский (72) Авторы изобретения

К. Г. Иванов и В, И. Иванов-Омский

Ордена Ленина физико-технический институт

AH СССР и ордена Трудового Красного Зна (73) Заявители

Й государственный педагогический институт им. А. И, Герцена (54) СПОСОБ ПЕРЕСТРАИВАЕМОЙ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОЙ

ФИЛЬТРАЦИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Изобретение относится к оптическому ° приборостроению, в частности к способам, позволяющим производить перестраиваемую фильтрацию электромагнитного излучения, и может быть использовано во всех областях промышленности, науки, техники, где необходимы спектральные методы получения различных данных.

Известен способ перестраиваемой интерференционной фильтрации, в котором используется фильтр со спектральными характерйстиками, меняющимися по поверхности (11.

Однако поскольку изменение длины волны, прошедщей через этот фильтр, достигается путем его перемещения перпендикулярно оптической оси, что не позволяет получить высокую разрешающую способность в широком параллельном луче и требует уменьшения его диаметра, приводящее к потерям мощности излучения, невозможно плавное изменение фильтруемой длины, так как при перемещении фильтра луч перекрывает одновременно несколько областей фильтра.

Известен также способ перестраиваемой интерференционной фильтрации, основанный на изменении расстояния между двумя плоскопараллельными зеркалами интерферометра Фабри-Перро f2).

Этот способ применяется в монохроматорах для повышения их разрешающей способности. Перестраиваемый диапазон длин волн лежит в пределах разрешения монохроматора, т.е. очень узок.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ пересграиваемой иааврференционной фильтрации основанный на варьировании длины оптического пути излучения и метсите наклона интерференционного фильтра типа

Фабри-Перо ао отношению к нормали падения излучения, при этом полоса пропускания интерференционного фильтра непрерывно сдвигается в сторону более коротких длин воли (3) .

Однако при увеличении угла падения ухуди!аются характеристики фильтра (расщепление полосы пропускания) из-за отклонения луча от оптическсй оси. Это накладывает ограничение на величину угла поворота, т,е. на .ширину перестраиваемого Оптичеокого диапазона. Возрастают также потери на отражение от поверхности фильтра при увеличении угла падения, что уменьшает отношение сигнал-шум, затрудняя регистрацию спектра, искажая последний.

Бель изобретения - расширение оптического диапазона и, уменьшение потерь за счет отражения.

Бель достигается тем, что фипьтр,материалом которого служит вещество с показатедем преломления пропорциональным 1 с е /Н и оооаииой ) * — и / —, ооиешааао в перпендикулярно направленное к его !!оверхности магнитное поле, напряженность которого изменяет в пределах

Но « где )!.„, „— максимальная длина волны выбранного спектрального диапазона;

И - значение показателя преломления фильтра в магнитном поле напряженностью Н)).

На фиг. 1 изображен фильтр, перпендикулярно поверхности которого направленб внешнее магнитное попе Н и подающее излучение 1О (дпя ясности хода лучей, угол падения изображен отличным от нуля}; на фиг. 2 - запись относительной величины прошедшего через фчпьтр излучения в зависимости от напряженности магнитного поля Н.

После прохождения через фильтр максимум пропускания соответствуют интерференции с усилением, т.е. разности хода

2EE8 = КОЛ = KIL Кй, (1) где К, К „. К вЂ” целые числа, указывающие порядок интерференции дпя длин волн

Хо А! "" А ° ь — толщина фильтра.

Если взять фильтр, дпя которого покаCI затепь преломления )1 "- - —, где 0— коэффициент разности хода (дпя первого порядка интерференции) от Н

26И = 2И H = )!1. (2)

Меняя напряженность магнитного попа, изменяется длина волны максимума пропускания.

Определяем, в каких пределах необходимо менять напряженность магнитного. поля, чтобы перестраивать фипьтруемую длину волны в диапазоне, ширина которого. определяется условием однопопосности фильтра и составляет 0,5 6 (,А, < Л вЂ” максимальная длийа волны выбранйого спектрального диапазона) .

Выбираем такую вепиччну напряженности магнитного поля Н, при которой значение Ио будет соответствовать максимуму нропускания фильтра, дпя длины волны r.e.

35 2 "о = 2 Н. =Х,„„(З) тогда дпя длины волны 0,5 )! знавах чение напряженности маги итного поля будет равным 2 Но . Следовательно, для перестраиваемой фильтрации в диапазоне щ длин волн 0,5 Х „о,х Л, А с не/ обходимо менять напряженность магнитного поля в интервале Н < Н < 2Н

Толщина фильтра в направлении магнитного поля определяется из формулы (3).

) х kmo

) (4) .2 а 2ЬО

Но. где Ир — значение показателя. преломления материала в магнитном поле напряженностью Н .

В отличие от известного в предлагаемом способе за счет-введения фильтра с показателем преломления зависящим от

N напряженности магнитного поля, величиной которого меняют длину оптической разности хода, падение излучения оставпяют нормальным к. поверхности фильтра. При этом величина отраженного излучения остается

40 постоянной, а в известном способе она возрастает по мере увеличения угла падеН HHi

В известном. способе из-за отклонения излучения от оптической оси фильтра при

его повороте искажаются спектральные характеристики и поэтому фипьтруемьщ

- диапазон длин волн незначителен и лежит в пределах 0,94 А)„ох - Л Я.

В предлагаемом же способе перестранва в емый диапазон длин волн находитсЯ в пРедепах Ои5 ) мах% )!. 4 Л )„,о),/ ° Кроме этого, предлагаемый способ не требует поворотного устройства дпя фильтря, т.е. сложной механической системы, по— этому осуществить его проще, чем известный способ.

СОЗДаНИЕ НЯ баЗЕ ЩЭЕДаа!а ГЮЕМОГО СПО соба многослойных узкопопосных интерференционных фчпьтров, перестраиваемых

8. 2 124

ec crmret ж ле

Яиа 2

ВНИИПИ Заказ 1848/71 Ч ираж 539 Подписное

Филиал ППП 4 Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 магнитным полем, позволяет уменьшить размеры мснохрометров в сот и, и тысячи раз.

Применение предлагаемого способа может быть очень широким, так как он лежит в основе спектральных методов получения различных данных, Ф ормула изобретения

Способ перестраиваемой интерференционной фильтрации электромагнитного излучения, основанный на варьировании длины оптического пути излучения, о т л и ч а— ю m и и с я тем, что, с целью расширения оптического диапазона и уменьшения потерь за счет отражения, фильтр, мате1 риалом которого служит вещество с показателем преломлення пропорциональным

1/Н и толщиной 6= Х „с,„/2Ио, повещают в перпендикулярно йаправленное к его поверхности магнитное поле и изменяют величину его напряженности в зависимости. or днапазона перестраиваемой фильтрации, пределы которого ограничены значением

Н Н42Но, где Х - максимальная длина волны икюх выбранного спектрального диапазона;

Ио - значенне показателя преломления фильтра в поле напряженностью Н, .

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе

1s 1. Патент Швейцарии 34 465905, кл. 42 18/Ol, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

М 381054, кл..Q 02 В 5/28, 22.12.70. з.роискл(s-А Аррсюй optics,еее6, чоЧ- $, ¹ Н, (прототип).