反射镜已涂膜的法布里-珀罗装置制造方法及图纸

一种法布里－珀罗标准装置或干涉仪，它的两个金属反射镜在背离间隙的一侧表面上都涂有介质膜。这种类似于通常涂布在光学仪器零件上供增透用的介质膜可提高峰值透过率而不降低条纹间隔和宽度比。上述介质膜层可透过所用波长（λ）的光，且其厚度最好为１／４λ／ｎ，ｎ为介质膜层物质的折射率。涂层最好用具有高折射率的物质，例如包括ＺｒＯ↓［２］、ＴｉＯ↓［２］、ＳｎＳ、或ＺｎＳｅ。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及法布里-珀罗标准器件和干涉仪，为简便起见，下面统称为法布里-珀罗装置。法布里-珀罗装置是众所周知的重要的光学装置。它们可用作精确的干涉仪(例如用于分光镜)、激光谐振腔、或者更具体地说，用作为单模激光器激光谐振腔中的嵌入件。当前，法布里-珀罗装置又被推荐用作光学互连件的反射或透射调制器。法布里-珀罗装置通常包含两个由一定的光程长(间隙)隔开的反射表面(反射镜)。在一种法布里-珀罗干涉仪中，由两个反射镜围起的间隙通常含有空气，并可通过机械方法(例如移动一个反射镜)来改变。在一种法布里-珀罗标准器件中，反射镜通常保持固定，例如采用石英或玻璃之类材料制成的定位架来固定。干涉仪的一般间隙宽度从几个毫米到几个厘米。当把法布里-珀罗装置用作激光谐振腔时，其间隙宽度通常要大得多。在某些用途(包括调制器)中，间隙的宽度可约为1至几毫米。法布里-珀罗装置一般使用两种类型的反射镜，即所谓某种材料的四分之一波长组件(QWS)(这种材料单层使用时反射能力不大)，或由单层材料组成的反射镜(此种材料本身即具有反射性，通常包含有金属或金属化合物)。两个反射镜常取平面平行形式，但是，曲面反射镜系统也属周知的，尤其是用作激光谐振腔和作为光谱分析仪时更是常见。本专利技术所涉及的这种法布里-珀罗装置含有两块由同一反射物质(如金属)构成的反射镜。从前面所述可知，这两块反射镜的内表面相互隔开而形成一间隙，该间隙的宽度可任意选定。英国专利2，082，380号公开了一种用于半导体发射激光器的法布里-珀罗标准器件。该法布里-珀罗器件的一个反射镜的内表面上涂有一种四分之一波长增透膜层，以便拓宽光谱发射范围，增大单膜工作范围和减少远场图形的分散。而在另一个反射镜的内表面必要时可涂上一种半波长层。在AnnalesdePhysique(1951，第6卷第5页)所报导的一类法布里-珀罗装置中，它的两个金属反射镜在面对间隙的侧面上均涂一层介质膜。该文的结论称，这层单一的介质膜并不能显著提高法布里-珀罗装置的反射率。欧洲专利371，695号涉及一种以QWS法布里-珀罗装置为基础的空间光调制器，其中的间隙包含有一液晶层，而所述法布里-珀罗装置还包括有金属电极。该调制器中的反射镜则是多层介质膜(即四分之一波长组件)。国际版ThinSolidFilms(1968，Vol.137，No.2，P161～168)和Optik(1978，Vol.50，No.4，P329～340)也介绍过QWS法布里-珀罗装置。在当前所发展的技术中还包括周知的一种法布里-珀罗装置。C.法布里和A.珀罗最早所研制的干涉仪例如包含着两块透明的具有平表面的(玻璃或石英)平板。这两块平板的内表面涂有高反射率的部分透明膜，并且是平行的，从而围成一个空气间隙。这两块透明板用作为反射涂层的基板。上述这些和其他周知的法布里-珀罗反射镜通常含有一种作为反射表面的金属(金、银或铝等)或一种金属化合物。自然，法布里-珀罗反射镜具有很高的反射率(例如90%以上)，但是它们也具有某种程度的透射率。此外，由本身具有反射作用的材料制成的反射镜，尤其是金属反射镜，往往会吸收入射光。由于反射镜有很高的反射本领，它的反射率和透射率相对于入射光的波长都显现出一列峰值。如果反射镜之间的间距远较波长为大(一般都是这种情况)，则这些峰值近似地相对于波长具有周期性。相继两峰值的相隔距离(自由光谱范围或频移范围)与最大峰值之半处的全宽度比常用来标志法布里-珀罗装置的质量。该比值是无量纲值，称为“条纹间隔和宽度比(finesse)”。对于许多用途来说，希望有高的条纹间隔和宽度比，为了达到高的条纹间隔和宽度比，一般需要高的反射率。在由金属或金属化合物组成反射镜的那种法布里-珀罗装置中，常常是通过提高吸收率来提高反射率的。因此在这类法布里-珀罗装置中，要求有高的条纹间隔和宽度比往往与要求有高的峰值透射率相抵触。因此，希望能在对条纹间隙和宽度比无不利影响的情况下，相对于峰值透射率来改进法布里-珀罗装置。本专利技术的目的是提供一种上述类型的法布里-珀罗装置，其反射镜采用具有自身反射作用的材料，例如金属或金属化合物。这种法布里-珀罗装置可以在保持高的条纹间隔和宽度比的同时，提高透射率。本专利技术的另一个目的是提供这样一种法布里-珀罗装置，其反射镜的材料是具有自身反射作用的(例如金属)，这种法布里-珀罗装置可在保持良好透射率的同时，提供其条纹间隔和宽度比。本专利技术的再一个目的是提供一种带有金属反射镜且同时具有高透射率和高的条纹间隔和宽度比的法布里-珀罗装置。本专利技术的要点是，在上述类型的法布里-珀罗装置中，每个反射镜在其背离间隙的侧面上涂有介质膜。上述介质膜可看作是类似于通常涂敷于光学仪器零件上之类的增透膜，但其功用很不相同。在这方面必须清楚地认识到，用在反射镜外表面上的这种增透膜有利于达到所需目的，而法布里-珀罗装置的工作区域(实现此种目的的区域)是在那种间隙之内，即在反射镜的内侧面上。下面说明本专利技术的各种实施例。前述的介质膜应在实质上能透过所用波长的光。下面所述本专利技术的法布里-珀罗装置适用于波长假定为λ的光。实际上，这种光完全可以是单一波长的光，但也可以是多色光。在后一种情况，λ为平均波长。当介质膜的厚度为约0.1λ/n～约0.5λ/n(n为介质材料的折射率)，其功能一般是很好的。最好是使介质膜的厚度为 1/4 λ/n左右。显然应理解到，这些厚度包括上述范围加上一或多个半波长，因为所得到的作用是周期性的，而其周期为 1/2 λ。应该明白，本专利技术的这种法布里-珀罗装置显然不同于以四分之一波长组件作为反射镜的法布里-珀罗装置。如上所述，本专利技术属于反射镜由反射物质(也就是本身有反射作用的物质)例如金属或金属化合物组成的法布里-珀罗装置。以前涉及的高的峰值透过率和高条纹间隔和宽度比这两种要求相矛盾的问题，是由此种反射物质组成的反射镜之吸收能力造成的，并且在以四分之一波长组件作为反射镜的法布里-珀罗装置中，终究也不会有显著影响的。这种法布里-珀罗装置不属于本专利技术的范围，而且制造上也很困难，因为在制造过程中必须沉积多层两种不同折射率的四分之一波长的膜层。在一种采用C.Fabry和A.Perot提出的原始结构的法布里-珀罗装置的实施例中，也就是在一种反射镜是由内侧(即面向间隙的一侧)上涂有反射物质的透射基板组成的法布里-珀罗装置中，本专利技术的介质膜是涂布在反射物质与基板之间的。合适的介质膜包括任一种无机、有机或聚合物物质，只要它们对于所用波长能满足形成一种折射率高于间隙物质(通常是空气或玻璃)的非吸收层的主要要求。无机物质的例子包括众所周知的通常用作增透膜的冰晶石(氟化铝钠)、氟化镁、氟化铈或者它们的混合物这样一类物质。聚合物质的例子有用作光学透镜的材料、如二甘醇双碳酸丙烯酯等。业已发现，介质膜的折射率越高，则本专利技术的法布里-珀罗装置的性能也越好。为此，介质膜的折射率最好高于2.0。实际上，这些物质可以根据法布里-珀罗装置的工作范围求得。它们通常在上述四分之一波长组件中构成高折射率层。从这一点看，介质膜最好含有ZrO2、TiO2、ZnS、ZnSe或者它们的混合物。应该看到，一般说来，对两个反射镜的表面涂上同样的介质膜是方便的，但是，它们也可涂布上的不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种法布里－珀罗装置，它含有两个带有金属之类反射物质的反射镜，这两个反射镜彼此分开而形成一个间隙，间隙的宽度是任意固定的，其特征在于，上述两反射镜中的每一个都在其背离间隙的一侧表面上涂有介质膜。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特简万维克，
申请(专利权)人：阿克佐公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]