选择性干涉滤光片及应用它的光学仪器制造技术

滤光片有分层结构１，它的各层２－５都是入射光辐射１７的反射体，且各层是由沿深度周期性等距变化的折射率来实现的。层２－５是由用给定波长的单色辐射６照射对应该辐射来说为透明的、只在照射过程中才配置在反射镜９前的光敏材料制成的元件构成的。所述滤光片６８用作光学仪器中的选择元件，该滤光片能相对于入射到它上面的光辐射１７旋转。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学仪器，更确切地说是涉及选择性干涉滤光片及应用它的光学仪器。本专利技术可应用于光谱学、照明技术、光学和激光仪器制造、以及宇宙探测。已知的干涉滤光片包括两组或若干组由折射率不同的电介质材料制成的交替重叠的介质层，各层的光学厚度等于入射到滤光片上的光束波长的四分之一(SU、A、539284;SU、A、881647)。这些滤光片的制作技术复杂，这些滤光片上还必须加保护层，额外地使滤光片的制造过程复杂化，也使滤光片的光学性能变坏，也就是说会使光线透过。此外，这些滤光片的制造还要求提高材料的化学纯度。在已知的一些滤光片中，波长只能在非常狭窄的范围内均匀调节。已知的选择性的干涉滤光片有分层结构，从其中每一层上都反射入射到滤光片上的光线。分层结构是由在金属底板上镀上具有π的倍数的相位半宽的介质层构成的，而且该介质层是由分别具有高折射率和低折射率的两种介质构成的偶数层交替重叠的四分之一波长层。该复合层上面覆盖一层其厚度比工作波长小很多的金属吸收膜(光学和光谱学，第40卷、1976年版，《科学》出版社，列宁格勒， 著“ ”(反射光窄带滤光片)，第935～938页)。这种已知的滤光片除了选择波长外，还反射波长在反射带范围以外的光，称之为干扰光。此外，这些滤光片具有与前面所述同样的缺点。已知的光学仪器，其中包括光谱仪( 著“ ”(光谱仪光学)，1975年N，《机械制造》出版社，列宁格勒，第5～10页)，它们包括入射狭缝和出射狭缝、准直物镜和箱式物镜、以色散棱镜或衍射光栅为主体构成的选择系统，例如色散系统，以及接收装置。这类光谱仪能均匀地改变工作波长，但由于存在狭窄的入射狭缝，限制了这些仪器的光通量强度，只能对强辐射光进行分析。还知道一些光学仪器包括连续辐射源、一个或两个选择元件、被照射对象的支架或器皿。这些仪器可以包括若干镜头和辐射接收器。这些仪器中的选择元件或棱镜、或衍射光栅、或滤光片(B.B.Leoegeta著“TexHukaonTuleckou cnekmpockonuu”(光谱学技术)，1977、莫斯科大学出版社，莫斯科，第166页)。采用棱镜和衍射光栅则要求装入限制光强的狭缝。如果采用滤光片作为选择元件，则波长的选择是不连续的，为此采用一组按波长调节的滤光片。采用按波长调节的楔形滤光片，也要求装入限制光强的狭缝。通过真空淀积楔形纯净物质层的方法制作楔形干涉滤光片，也是出于同一目的。这种工艺非常复杂，因此带楔形滤光片的仪器不能被广泛采用。本专利技术的目的是制作其制作工艺比较简单的，在应用中有多种机能的按波长调节的有选择性窄带干涉滤光片。本专利技术的任务是制作选择性干涉滤光片和应用该滤光片的光学仪器，能在改变光线入射角时通过改变相干光的光程差，来在较宽的范围内均匀地调节工作波长。本专利技术的目的是制作能在改变光线入射角时在较宽范围内均匀调节工作波长的选择性干涉滤光片。本专利技术的另一个目的是与已知的滤光片相比保持滤光片的光谱带宽度、反射系数和反差系数不变。本专利技术的再一个目的是减小入射辐射的本底。本专利技术还有一个目的是进一步扩大均匀调节的范围。本专利技术的目的是制作能对物质辐射光谱进行鉴定的滤光片。此外，本专利技术的目的是制作能同时分出几个波长的不同的光谱带。完成所提出来的任务的方法是使选择性干涉滤光片具有分层结构，其中每一层都反射入射到滤光片上的光辐射，根据本专利技术，分层结构中的层是由沿深度周期性等距变化的折射率来实现的，而且这些层是由用至少一种给定波长的单色辐射照射，对该辐射来说为透明的、只在照射过程中才配置在反射镜前的光敏材料制成的元件构成的。与用真空淀积平面平行的纯净物质层的方法获得的干涉滤光片相比，所推荐的滤光片的特点是能使工作波长在足够宽的范围内均匀调节。分层结构对各种波长的反射取决于入射到该结构上的光的入射角。被分层结构反射的波长调节范围与该结构的有效折射率有关，而且折射率越大，调节范围就越窄。同时，反射系数越大，光谱带就越窄，结构的层数越多，各层的折射率之差就越大。被照射的元件可以由以银盐为主的照相乳胶、或由渗重铬酸盐的明胶、或由具有照相记录作用的聚合介质、或由光致聚合物制成。通常真空淀积所获得的层数不超过30～40层，继续增加层数会导致缺陷的累积，因此不会增大反射系数，且使光谱带缩小。为了在层数少的条件下具有大反射系数和窄光谱带，必须采用具有差值大的折射率n1和n2的物质。因为n1不会小于1.3，则n2通常取大于2的值。结果分层系统的有效折射率大约为2或大一些。所推荐的滤光片的制作方法可以制作出在自动保持所获得的层厚(半波长)的精度的条件下层数多(约100～200层)的滤光片。分层系统的有效折射率接近原来的光敏材料的折射率(对银盐照相乳胶来说约为1.5)。层数多能保证在折射率的低调制水准的条件下有高反射系数和光谱带(不比用淀积法获得的滤光片差)，而有效折射率小能保证波长调节范围宽。滤光片最好有底板，分层结构就配置在底板上。分层结构配置在底板上的滤光片与无底板的滤光片相比具有下述优点借助于底板的强度而有较大的强度;较大的反射系数;较窄的光谱带以及由于排除了“空气-分层结构”的界面反射的光线的干扰而有较好的反差。视底板材料和工作波长范围而定，底板能抑制比基本量级的工作波长高很多量级波长的极大干扰。可以用至少一个棱镜作为底板，可以在其反射棱面上配置分层结构，而光辐射可以入射到棱镜的任意一个无约束的棱面上;或者可以用至少一个光学楔形物作为底板，可以在其一个平面上配置分层结构，而光辐射可以入射到它的另一个平面上;或者底板可以是一个具有透镜形式的元件。有棱镜式底板的滤光片能展宽工作波长的调节范围。底板为光学楔形物的滤光片与底板为平板式的滤光片相比具有这样的优点，即它与棱镜式底板的情况一样，从“空气-底板”界面上反射的光线不仅直接从相干光中分离出来，而且有其另外的反射方向。同时有楔形底板的滤光片保留了有平板形底板滤光片的优点-它的外形尺寸小，而入射棱面和出射棱面一致。底板为透镜式的滤光片不仅是光学过滤元件，而且是光学聚焦元件。当用两种或更多种波长不同的单色辐射照射由光敏材料制成的元件时，分层结构相应地能有两组或更多组等距层，其中每一层都对应于单色辐射的固有波长。这种滤光片是多色的。它能同时反射两种或更多种波长的辐射，当改变到达滤光片上的辐射入射角时，其中的每一种波长都被重新调节。分层结构中的各等距层组最好沿射向分层结构的光辐射连续分布，同时也在空间重合。这种滤光片的制作比相似的已知滤光片要简单得多。各等距层组在空间重合能以高准确度在反射光中获得各给定波长的比例关系，这是因为不同的层组本身是同时(同一时刻)获得的。还表明两个或更多个等距层组最好用一些平行的单色辐射光束形成，而且分层结构包括一些独立部分，这些独立部分就是与射向分层结构的光辐射波前的独立部分相对应的等距层组。这种滤光片在反射中给出沿空间传播的不同波长的光束。表明下述作法是有利的，即分层结构有一些层，这些层的等距性由沿分层结构的横截面的一个平面实现的，同时该平面垂直于任意一层和各层厚度的变化方向，而且该平面是由具有连续光谱特性的辐射形成的。这种滤光片不仅能通过改变射到滤光片上的光的入射角、而且能通过滤光片在狭缝式光栏附近的线位移来实现波长的调节。与本文档来自技高网...

【技术保护点】
选择性干涉滤光片有分层结构（１），它的每一层（２～５）都是入射到滤光片上的光辐射（１７）的反射体，其特征为：分层结构（１）的层（２～５）是由沿深度周期性等距变化的折射率来实现的，而且这些层是由用至少一种给定的波长的单色辐射（６）照射对该辐射来说为透明的、只在照射过程中才配置在反射镜（９）前的光敏材料制成的元件构成的。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山大亚历山维奇埃利赛维，塔玛拉尼古拉耶维奇帕帕娃，奥里加维克多罗夫娜拉沃蒂娜，维奥耶塔瓦西里耶维娜斯塔耶尼娜，
申请(专利权)人：汤姆斯克国立〃戈尔巴乔夫〃大学，
类型：发明
国别省市：SU[苏联]