книги из ГПНТБ / Крылова Т.Н. Интерференционные покрытия. Оптические свойства и методы исследования

целесообразно наносить на подложки, где неровности — не выше

0,01 от Лг а а х .

Светофильтры высоких порядков имеют побочные полосы про­ пускания в количестве (k — 1) при порядке фильтра к. Эти полосы обычно убираются с помощью дополнительного фильтра с более ши­

Как и у всех интерференционных покрытий,, оптические харак­ теристики светофильтров изменяются при увеличении угла падения света (гл. IV). Это приводит к смещению спектральной кривой светопропускания в сторону уменьшения длины волны. Величина смеще­ ния меньше у покрытий с высоким показателем преломления, а по­ тому у фильтров с разделяющим слоем 2В зависимости Хшх, ЬК и Ттах от угла падения меньше, чем у фильтров с разделяющим слоем 2Н (рис. V I . 13).

Два фильтра (рис. V I . 13) имеют следующие характеристики: 1) 17-слойный фильтр 2-го порядка с разделяющим слоем (4В) из ZnS; 2) 19-слойный фильтр с разделяющим слоем Na 3 AlF 6 первого порядка (2Н). Длина волны А,ш ах у обоих фильтров практически не

меняется в пределах угла падения ф = 3°. У фильтров с разделяющим

Фильтры, не содержащие добавочных абсорбционных фильтров (цветное стекло), менее чувствительны к возрастанию угла падения. Добавочные фильтры часто изменяют вид кривых пропускания, осо-

500 Х,НМ

Рис. VI. 14. Зависимость спектрального светопропускания фильтра от угла падения света

бенно в ультрафиолетовой области. Абсорбционные фильтры могут вызывать уменьшение ширины полосы при возрастании угла падения.

Смещение полосы пропускания может иметь место также в резуль­ тате изменения температуры (рис. V I . 15). В основном, при пониж'е-

нии температуры смещение полосы происходит в направлении корот­

преломления и толщины слоев при изменении температуры и носит обратимый характер. Такими обратимыми свойствами обладают све­ тофильтры, подвергнутые термообработке, или полученные осажде­ нием вещества на подогретую подложку. Из графика видно, что тем­

У фильтров, полученных нанесением пленок на подложку без подогрева, последующее нагревание приводит к смещению Хтах в на-

Рис. VI. 15. Зависимость спектрального светопропускания фильтра от температуры

правлении коротковолновой части спектра, что продолжается после охлаждения фильтра [62]. Такое явление указывает на отсутствие стабилизации покрытия и в результате термических воздействий наблюдаются структурные превращения в пленках. Эти факторы говорят о необходимости контроля температуры пространства, где используются интерференциойные фильтры.

Для получения интерференционных фильтров, отвечающих высо­ ким требованиям к положению, ширине и максимуму полосы про­ пускания, необходимы точные методы контроля. В настоящее время разработке этих методов уделяется большое внимание [60]. Однако, несмотря на наличие методов контроля, получение хорошей воспро­ изводимости изготовляемых узкополосных фильтров требует серьез­ ного внимания. Готовые узкополосные фильтры часто обладают различными дефектами. Так, например, при исследовании фильтров, выпускаемых некоторыми зарубежными фирмами [104], было обна­

в области 250—400 нм. Здесь необходимо отметить также хорошую стабильность фильтров, получаемых нанесением из гидролизующихся

ференционные фильтры, избирательно отражающие достаточно уз­

В п. 13 было показано, что для получения узкой спектральной полосы высокого отражения необходимо использовать или покрытия

ких порядков, можно получить, пользуясь различными схемами,

У такого 11-слойного покрытия переход толщины среднего слоя от

93 нм.

Возможности получения фильтров, отражающих узкие спект­ ральные участки, иллюстрируются табицами V I . 11 и V I . 12. С учетом этих возможностей изготовлены [65] образцы узкополосных отражаю­ щих фильтров различных порядков для области спектра 225—250 нм нанесением' слоев из растворов Th (N03 )4 , Si (ОС2 Н5 )4 и их смесей. Покрытия, состоящие из 9—25 слоев с малой разницей показателей преломления An [смеси (Th02 —Si02 ) и SiO a ] уже в первом порядке дают полосу отражения шириною порядка 20 нм. При двукратном отражении от двух параллельно установленных пластин с 11-слой- ными покрытиями 1—2-го порядков можно получить фильтр, отра­

60% в полосе шириною 12 нм. При четырехкратном отражении полоса сужается до 10 нм и фон уменьшается до 10~5 %.

Такие фильтры могут иметь различную конструкцию. Иностран­ ные фирмы [105] предлагают монохроматические отражающие фильтры для ультрафиолетовой области под индексом UV = R = = 250, 280 и 310 нм для указанных длин волн. Фильтры имеют раз­

60

40

го

о

* 5

Х,нм

Рис. VI. 16. Спектральные характеристики узкополосных отражающих фильтров 3: а — в результате шестикратного отражения от многослой­ ных систем 1 и 2 со сдвинутыми максимумами; б — в результате дву­ кратного отражения от многослойных систем 1 ж 2 разного порядка

в 1 мм. Максимальное отражение составляет более 70%; ширина по­ лосы отражения 30—50 нм. Положение длины волны максимума отражения обеспечено с точностью ± 10 нм. Готовые фильтры пред­ ставляют собою системы из нескольких различно ориентированных пластин, как это показано на рис. V I . 17.

29. ПРИМЕНЕНИЕ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ УЧАСТКОВ СПЕКТРА

Зеркало иллюминатора флуоресцентного микроскопа. Получению достаточной яркости изображения во флуоресцентном микроскопе препятствует то, что только небольшая часть энергии, падающей на препарат, идет на возбуждение флуоресценции. Применение ин­ терференционных зеркал в опак-иллюминаторе флуоресцентного микроскопа дает возможность удачно использовать свойственную зеркалам дихроичность, поскольку излучение, падающее на препа­ рат, и возбуждаемое излучение флуоресценции имеют разные длины

Светоделительные узлы. Эффективно применение интёрферен^ ционных покрытий для разделения двух соседних участков спек­ тра, когда используются приемники различной спектральной чув­ ствительности. В качестве примера на рис. VI.20 приведена схема светоделительной призмы, направляющей падающий белый свет по трем каналам. Каналы I и I I служат для визуальных наблюдений; канал / / / снабжен приемником радиации с максимумом чувстви­ тельности в области 800 нм. При нанесении прозрачных пленок се­ ребра на две заклеенные грани призмы в канал / отражается порядка 48% падающего света, в канал / / — около 18%, а в канал / / / после прохождения призмы попадает не более 5—7% падающего излучения.

\\

Использование интерференционных покрытий, обладающих свой­ ством селективного отражения, значительно повышает выход света в рассматриваемой системе, в основном в канале / / / . Так, дихроическое зеркало с максимумом отражения в области 550 нм направ­ ляет в канал / около 50% падающей световой энергии. При этом излу­ чение с длиной волны 800 нм достаточно свободно проходит сквозь покрытие. Второе покрытие, аналогичное первому, отражает в ка­ нал / / о к о л о 20% падающего излучения видимой области и пропус­ кает длинноволновое. Расчет и измерение показали, что в канал / / /

попадает около 80% падающей энергии, характеризуемой длиной волны X = 800ч-850 нм.

Фильтры-монохроматоры. Набор интерференционных фильтров можно в некоторых случаях заменить фильтром-монохроматором, в котором используются интерференционные покрытия переменной толщины.

При прохождении света через участки интерференционного по­ крытия различной оптической толщины, как и у монохроматора, обеспечивается возможность плавного изменения длины волны. Так,

При передвижении на 1 мм длина волны фильтра монохроматора изменяется на 5 нм. Фильтр дает возможность выделять участки спектра шириною порядка 12 нм при пропускании в максимуме около