29.Интерференционные фильтры

И

Рис. 3.3. Нулевые гранич- ные условия в ИФП

З₂

нтерференционные фильтры – пропускающие фильтры, предназначен-ные для пропускания излучения в узком диапазоне длин волн. ИФП пред-ставляет собой два плоскопаралельных зеркала, расположенные на расстоянии L . В ИФП минимальные потери будут для тех λ, для которых на длине L должно укладываться целое число полуволн и выполняться условие: 2L/λ = q, где q = 1, 2, 3...n – целое число. Из приведенного выражения и соотношения между длиной волны, частотой и скоростью света λ = с / ν следует выражение для частоты ИФП с произвольным индексом q: ν_q = qc/2L. Селективность ИФП определяется величиной интервала между соседними резонансными частотами:

,

Таким образом, можно сделать вывод, что спектр не зависит от величины q (рис. 3.4). Резонансные линии ИФП имеют конечную ширину ∆ν_0,5, отсчитываемую на половинном уровне амплитуды и определяемую добротностью интерферометра: Q = ν_q /∆ν_0,5. Добротность ИФП: .

Интерференционные фильтры изготавливают в виде тонкого слоя рабочего материала, заключенного между металлизированными полупрозрачными зеркалами (рис. 3.5), которые образуют короткий ИФП. Минимально возможная толщина рабочего слоя d_c получается при q = 1, когда оптическая толщина d_cn_c = λ / 2 (рис. 3.6).

Рабочий слой с зеркалами помеща-ется между двумя покровными стекла-ми. Одно из покровных стекол является узкополосным сорбционным фильтром, а второе может быть прозрачным. Сорбционный фильтр выполняет функцию грубой фильтрации нужного диапазона длин волн и часто выполняется из цветного стекла. Торцы ИФ герметизируются для защиты от влаги, грязи и т. п.

качестве фильтрации.

30. Просветляющие фильтры

Просветляющие фильтры чаще всего используют для минимизации отражения на границе (например, линза) в выбранном спектральном диапазоне. При нормальном и близком к нему падении излучения на объект возникает значительное френелевское отражение, достигающее единиц – десятков процентов и приводящее к потерям излучения

.

Чтобы уменьшить френелевские потери нужно погасить отраженную волну. Простейшим решением является использование просветляющего слоя (рис. 3.10), благодаря которому возникает интерференция оптических волн, отраженных в точках A и B. Условием интерференционного гашения волн, является наличие полуволнового фазового сдвига: φ_A – φ_B = π.

n₀ < n_сл < n, а оптическая толщина слоя равнялась четверти длины волны n_сл d_сл = λ/4. Тогда для волны, отраженной в точке В, δφ = π, ∆φ = π и φ_А = 0 + π + π = 2π.

Таким образом, разность фаз φ_A – φ_B составляет π и условие гашения выполняется. Оптимальное соотношение для показателей преломления, обеспечивающее наименьшее отражение, записывается как

(в воздухе).

Таким образом, для реализации эффекта просветления оптическую границу необходимо сгладить – уменьшить скачок n за счет своеобразной ступеньки, образованной слоем материала с промежуточным показателем преломления. Рассмотренный просветляющий фильтр является простейшим и позволяет снизить отражение на порядок. Лучшие результаты могут быть получены при использовании многослойных просветляющих фильтров.