选择性干涉滤光片及应用它的光学仪器的制作方法

专利名称：选择性干涉滤光片及应用它的光学仪器的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学仪器，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。
本发明可应用于光谱学、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。
本发明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。
本发明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。
本发明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。
本发明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。
本发明的再一个目的是减小入射辐射的本底。
本发明还有一个目的是进一步扩大均匀调节的范围。
本发明的目的是制作能对物质辐射光谱进行鉴定的滤光片。
此外，本发明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，根据本发明，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。与用真空淀积楔形物质层的方法制成的已知楔形滤光片相比，上述滤光片具有制作工艺非常简单的特征。
在分层结构上可以安装一个加压装置，该装置保证等距层的厚度沿分层结构线性变化。
因此在滤光片的制作工艺中，能保证用很简单的方法改变折射率。
棱镜可以具有偏菱形的截面，在其两个对称的侧棱面上配置相同的分层结构。
棱镜还可以具有两对相对于公共对称平面自身对称的侧棱面，可以在一对侧棱面的每一面上配置分层结构。
这种滤光片既可以按波长、也可以按入射角进行选择。它只反射沿一个确定方向行进的一种波长的光辐射，它还可以具有小的外形尺寸和重量，这是因为可以去掉偏菱形的不起作用的部分。
为了准确地调节滤出光的波长和为了控制入射到呈层结构上的光的入射角，下述作法是有利的，即滤光片要有一个外壳，在外壳的壁上作两个分别为入射到分层结构上的辐射的入射孔和滤出辐射的出射孔。
分层结构安装在外壳中，可以相对于入射辐射旋转和/或进行线位移。
在这种情况下，出射的滤出辐射不会受外壳上的孔的限制，即当滤出辐射在空间移动时，滤光片的这种结构是有意义的。
滤光片还可以具有这样的外壳，它的一个壁由棱镜的入射棱面或光学楔形物充当，而在对面的壳壁上可以设置供射向分层结构的辐射通过的光栏，而且分层结构和光栏可以作得彼此能相对旋转和/或作线位移。
这些滤光片可以对光线的方向和/或反射光的波长进行扫描。
还可通过下述方法完成本任务，即在装有用来从入射到仪器中的辐射中分出一种或几种波长的选择元件的光学仪器中，根据本发明，选择元件采用上述的选择性干涉滤光片，它被安装得能相对于射到它上面的光辐射旋转。
这种仪器与已知的一些仪器相比具有更强的透光性。
所述的滤光片保证能均匀地改变工作波长，有狭窄的光谱带，高反差和大反射系数。
本发明的其它一些目的和优点将通过下述的实施例和附图来说明。
下面参考


本发明的实施例，从而说明本发明。这些附图是图1所示为附合本发明的选择性干涉滤光片;
图2所示为附合本发明的有棱镜状底板的同样滤光片;
图3所示为附合本发明的有光学楔形物形底板的同样滤光片;
图4所示为附合本发明的有透镜式底板的同样滤光片;
图5所示为附合本发明的有若干个棱镜的滤光片;
图6所示为附合本发明的有若干个光学楔形物的滤光片;
图7所示为附合本发明的有几组沿辐射途径连续分布的层的滤光片;
图8所示为附合本发明的有几组分布在空间的层的滤光片;
图9所示为附合本发明的有几组在空间重合的层的滤光片;
图10所示为附合本发明的能均匀调节滤出辐射波长的滤光片;
图11所示为附合本发明的装有分层结构的加压装置的滤光片;
图12所示为有压缩层的同一种滤光片;
图13所示为附合本发明的其截面呈偏菱形的底板的滤光片;
图14所示为附合本发明的其截面呈等腰三角形的底板的滤光片;
图15所示为附合本发明的其形状复杂的底板的滤光片;
图16所示为附合本发明的装有外壳的滤光片;
图17所示为附合本发明的另一种实施方案的装有外壳的滤光片;
图18所示为附合本发明的光学仪器的原理图。
选择性干涉滤光片有分层结构1(图1)，该分层结构包括其折射率沿深度周期性变化的等距层2、3、4和5。图1中象征性地示出这种滤光片是怎样制备的。取一个由透明的光敏材料制成的元件，让从光源8出来经过光学系统7的平行光束6射向该元件。在照射过程中，将被照射的元件置于金属反射镜9的前面，在照射之后将该反射镜拿走。至少用一种给定波长为入的单色辐射进行照射。
从反射镜9上反射的光束6的反射波与入射波发生干涉，並形成驻波。在驻波的波腹和波节11处，光敏材料的折射率变化不同。
进行照射的结果，由光敏材料制成的元件开始具有分层结构1。波腹10在被照射的元件中等距分布，彼此之间的距离为λ0/2n这里的n是材料的折射率，因此使分层结构1中的等距层2～5与2～5层的周期性相对应，则一个层的厚度d＝ (λ)/(2n) (1)用垂直线象征性地表示光敏材料折射率的最大变化面12。分层结构1中的层2～5的层数N与被照射的元件厚度D和每一层2～5的厚度d有关，並由下式计算N= (D)/(d) = (D·2n)/(λO) (2)每一层2～5都部分地反射入射到分层结构上的光辐射。从层2～5上反射的其波长与相干光光程差相等的光线的干涉有极大值。这种波长的辐射在被所述的滤光片反射时被滤出。
被照射的元件由透明的光敏材料制成，这种材料是采用以银盐为主的照相乳胶、或渗重铬酸盐的明胶、或有照相记录作用的聚合介质、或光致聚合物。
分层结构1有底板，该底板是采用棱镜13(图2)、或光学楔形物14(图3)、或呈透镜15(图4)形式的底板。
分层结构1配置在棱镜13(图2)的一个反射棱面16上，而光辐射17则射向任意一个空闲棱面18上。滤出辐射19经过棱镜13的另一个棱面20射出来。
与此相似，分层结构1配置在光学楔形物14的一个棱面21上(图3)，光辐射17射向它的棱面22，而滤出辐射19也经过该棱面22射出来。
当采用透镜15(图4)时，滤光片有与上述相似的结构，而且不仅使辐射17滤光，还能将它聚焦于透镜15的焦点23(如果光辐射17是准直的话)。
从“周围介质-滤光片”界面上反射的辐射24(图2～4)在所视的所有方案中，其方向都与滤出辐射19的方向不同。
底板可以包括不只一个棱镜13或楔形物14，如图5和6所示。而且棱镜13(和楔形物14)沿结构1分布，其数量取决于结构1的长度。每一个棱镜13的外形尺寸，因而其重量，都比图2所示的方案中采用一个棱镜13时小很多。全部棱镜13′的重量和外形尺寸小于棱镜13的重量和外形尺寸。
因此图5所示的整个滤光片的总外形尺寸和重量比图2所示方案中的小得多，而且可以相信，这时整个滤光片的结构是准平面式的。在采用许多楔形物14′(图6)时，滤光片的结构也与其相似。
被照射的元件可以受到两种或更多种不同波长的辐射的作用。这时在元件中形成若干组与这些波长对应的等距层。分层结构中的各个层组可以用不同的方法形成，它们取决于被制作的滤光片的任务和作用。
图7所示的层2～5和2′、3′、4′、5′的各组25和26沿辐射17(图2)的传播途径连续分布。滤光片有两个由玻璃制成的底板27和28(图7)。
图8所示的各组29、30和31沿分层结构1散布在空间，分层结构都有独立部分，辐射分别作用于结构1的每一部分，其结果产生出与波长λ1、λ2、λ3对应的被每一组29～31滤出的辐射32、33、34分别分散在空间。
图9所示的各个层组29′、30′和31′在空间相重合，被这些层组滤出的与波长λ1、λ2、λ3对应的辐射也将在空间相重合。
为了获得如图10象征性地示出的滤光片，用连续光谱辐射照射元件。分层结构35中的层2″、3″、4″、5″等距离地分布在用平面36表示的横截面中，平面36垂直于层2″～5″中的一个层和层2″～5″的厚度变化的方向，而且层2″～5″的厚度沿分层结构35单调地变化。这种滤光片可以通过使其在随便什么样的狭缝式光栏(图中未示出)前面移动，来获得被分析的辐射光谱或对滤出辐射波19的波长进行调节。
在分层结构1上装有该结构的压缩装置37的滤光片(图11)具有发挥类似机能的可能性。该装置包括弓形夹38和用来改变弓形夹38的压力的螺丝39。分层结构1由弹性压缩材料、例如由渗重铬酸盐的明胶制成。
压缩分层结构1的结果，其中的层2″～5″只在横截面内有等距性(图12)，就像图10所示的相似。
根据本发明，棱镜可以有偏菱形40(图13)的截面或等腰三角形41(图14)的截面，后者是由偏菱形的一部分构成的，因此不必单独阐述它的性能。在棱镜40的两个对称的侧棱面42、43上(图13)，配置着两个分层结构1和44。光辐射17射向空闲棱面45，而滤出辐射19从分层结构1和44上连续反射后才从另一个空闲棱面46射出来。空闲棱面45和46之间的夹角γ由下列关系选择如果β≤90°，则γ＝2β如果β＞90°，则γ＝360°-2β(3)式中β-其上面分别有分层结构1和44的棱面42和43之间的夹角。
在更普通的实施方案中，棱镜47(图15)有复杂的形状，至少有两对成对对称的侧棱面48、49和50、51，它们的对称面是公共的;将分层结构1、44配置在一对侧棱面48、49上，而各对棱面48、49和50、51之间的夹角β和γ分别由关系式(3)选取。光辐射17射向空闲棱面50，並连续地从结构44和1上反射，而滤出辐射19从空闲棱面51射出。
图16所示的滤光片包括设置在棱镜13上的分层结构1，该滤光片有一个外壳52，外壳上设有入射辐射17用的入射孔53和滤出辐射19用的出射孔54。入射孔53包括在孔55、56这一系统之内，构成光栏，该光栏例如可以是任意的光导管。
分层结构1对应于入射辐射17制作得能相对于外壳52旋转，还能同时或单独地进行线位移。为此有分层结构的棱镜13装有旋转机构，该机构包括(例如)蜗轮对57、58和手柄59。棱镜13固定在蜗轮对57、58的齿轮57上。此外，通过螺丝60使棱镜线性移动，该螺丝与被弹簧61顶住的齿轮57相互作用。
辐射17经过由孔53、55、56构成的光栏入射到棱镜上，滤光后从位于外壳52的对面壁上的孔54射出。
外壳52′(图17)可以装在滤光片的外面，而且它的一个壁由棱镜13的入射棱面16充当。在外壳52′的对面壁62上装有由位于套管63中的孔53、55和56这一系统构成的光栏。棱镜13的线位移机构包括与光栏的套管63相互作用的螺丝64和弹簧65，后两者保证使光栏和棱镜13相互作线性移动，从而改变辐射17射到分层结构1上的入射角。通过改变波纹管式的外壳52′的形状，保证使固定在旋转底座66上的棱镜13转动。滤出辐射19从滤光片经棱面20射出。
根据选择性干涉滤光片制作的光学仪器(图18)包括作为选择元件的此种滤光片。光学仪器包括其边框用作入射孔的准直透镜66、滤光片68和辐射接收器69。这种结构的光学仪器是一种无狭缝、透光强的单色仪。
为了扩大光学仪器的机能，在其构成中装入具有连续光谱特性的辐射源70。在这种情况下，仪器用作波长可调的单色反射器。
选择性干涉滤光片的工作原理如下。
光辐射17入射到滤光片上，分层结构1的每一层2～5(图2)都反射该辐射的一小部分。形成包含许多条光线的反射辐射19，这些光线之间有恒定的光程差，其大小取决于层厚d、折射率n和射到分层结构1上的入射角α。干涉的结果是这样的只有满足如下条件的波长λ才能有最大干涉λ＝2dncosα (4)改变滤光片上的光的入射角α，可以改变反射辐射19的波长。
实际上被照射元件的光敏材料是选用对给定波长λ0为透明的材料，同时其折射率在光的作用下变化甚微，以及对于构成分层结构来说有足够的分辨率(材料内部的均匀性应小于λ/15)。
在有底板的滤光片上，从“空气-滤光片”界面上反射的辐射24平直地同从层2～5上反射的辐射19分开，甚至沿另外的方向传播。因此它不会与辐射19发生干涉，也不会破坏干涉图象。
如果底板采用棱镜或光学楔形物，则从“空气-滤光片”界面上反射的辐射24呈一角度分开，而波长的调节范围比平面平行底板时的要宽。
当采用透镜15(图4)时，在反射辐射19中将会观察到某一波长的极大值，而且如果入射到滤光片上的是平面平行光束，则单色光将聚焦在透镜15的焦点23上。
有若干层组25和26;29、30和31的滤光片，当具有连续光谱特性的辐射17入射到它上面时，将反射两种或更多种波长的光，而且各个层组可以在空间重合(29′、30′和31′)或者分散在空间(29、30、31)。
当辐射17入射到如图8所示的层厚不同的滤光片的不同部分上时，各部分将反射不同波长λ1、λ2、λ3的光。
当滤光片和光辐射的入射线彼此相对位移(位移为X)，而射向滤光片上的入射角不变时，反射光的波长将发生变化。而且通过改变滤光片上的光的入射角，也能改变反射光的波长。图11、12所示的滤光片的结构，可用来改变dλ/dX值，也就是滤光片的色散作用。
如果具有任意光谱特性的光辐射以任意角度入射到滤光片上，则图13、14所示的滤光片只反射一种波长的光，而且只当这种波长的光以一定的角度入射到滤光片上时才被反射(棱镜的参量这样选择，以便能分出沿入射棱面31的法线入射到滤光片上辐射)。
其结果如图15、16、17所示的滤光片只分出沿其法线入射的光，这是因为例如光栏(图16、17)不让倾斜入射的光通过，以及当光栏和分层结构1彼此处于一定方位时，滤光片只滤出一种波长的光。改变光栏和分层结构1的相互方位，可使滤光片对准给定范围内的任意波长的光。改变滤光片的方位，可沿不同角度进行扫描，也就是确定对准给定波长光源(图中未示出)的方向。
包括所述的作为选择元件的滤光片、准直元件和辐射接收器的光学仪器可用作无狭缝、透光强的单色仪，利用它可以分析任意辐射的光谱，其中包括弱辐射源的光谱。光线从光源射向物镜，而滤光片1反射被选出的波长，並将它送到光接收器。旋转滤光片，即过渡到另一波长。
如果在包括所推荐的作为选择元件的滤光片的光学仪器的构成中，装入具有连续光谱特性的辐射源，则仪器可用来照射各种对象。在这种情况下，来自连续光谱源的光线射到准直透镜上，由滤光片滤出。在出射孔获得照射对象用的单色辐射。
下面列举一些所述滤光片的具体实施方案。
例1选择性干涉滤光片有用含有溴化银的照相乳胶制成的分层结构。分层结构的厚度为18微微米(MKM)。其中不少于85层。折射率从1.52到1.60之间变化。利用波长λ0＝633毫微米的氦-氖激光获得分层结构。滤出辐射波长λ在480至633毫微米之间。绿色光谱区的反射率达40%。在整个波长调节范围内，光谱带宽度为8～10毫微米。
例2选择性干涉滤光片包括用溴化处理过的明胶(含重铬酸铵)制成的分层结构。分层结构的厚度为10微微米。其中不少于60层。折射率从1.50到1.60之间变化。利用波长λ0＝488毫微米的氩离子激光获得分层结构。滤出辐射波长在380至488毫微米之间。蓝-绿光谱区的反射率达70%。光谱带宽为5～6毫微米。
例3选择性干涉滤光片包括用含蒽的记录氧化介质型的照相记录作用的聚合介质制成的分层结构。分层结构的厚度为1毫米。其中不少于4500层。利用波长λ0＝633毫微米的氦-氖激光获得分层结构。滤出辐射波长在475至633毫微米之间。绿色光谱区的反射率达10%。光谱带宽为0.1～0.2毫微米。
例4选择性干涉滤光片包括用液态聚合物制成的分层结构。聚合物包括以原子团形式聚合的乙烯单体和稳定填加剂。呈层结构的厚度为20微微米。利用波长λ0＝442毫微米的氦-镉激光获得约有130层的结构。滤出辐射波长在350至442毫微米之间。反射系数为15%，光谱带宽为3～4毫微米。
例5选择性干涉滤光片包括用含有溴化银的照相乳胶制成的分层结构。分层结构的厚度为21微微米。其中不少于100层。利用波长λ0＝633毫微米的氦氖激光获得分层结构。分层结构配置在角度分别为90°、45°、45°的直角三角形棱镜的斜棱面上。滤出辐射波长在360至610毫微米之间反射系数从红色和紫色光谱区的40%到绿色光谱区的70%。光谱带宽为8～10毫微米。
例6选择性干涉滤光片包括用含有溴化银的照相乳胶制成的分层结构，分层结构的厚度为21微微米。其中不少于100层。利用波长λ0＝633毫微米的氦-氖激光获得分层结构。分层结构配置在角度为30°的激光学楔形物的棱面上。滤出辐射波长在570至633毫微米之间。反射系数约为60%。
例7选择性干涉滤光片包括用含有溴化银的照相乳胶制成的分层结构。分层结构的厚度为21微微米。利用波长λ0＝633毫微米的氦-氖激光在用照相乳胶制成的薄片的一部分上形成分层结构，而在另一部分上则利用波长λ02＝488毫微米的氩离子激光形成分层结构。
分层结构设置在平面底板上。滤出辐射包括并行的出射光束中的两种波长。如果在滤出辐射的途径设置一光屏，则在光屏上会出现由两种颜色构成的光点。当使射向滤光片的光辐射的入射角从0°变化到+35°时，将引起上述两种波长的变化，其中波长较短的将从380毫微米变化到488毫微米，而波长较长的将从570毫微米变化到633毫微米。
例8选择性干涉滤光片包括用含有溴化银的照相乳胶制成的分层结构。分层结构的厚度为42微微米。分层结构是通过波长为λ0′＝633毫微米和λ0″＝488毫微米的两种激光实现的。由第一种激光获得的各层佔据薄片厚度的一半，厚度的另一半则被由第二种激光获得的各层所佔据。第一个层组位于射向滤光片的辐射途径上的较近处。对滤出辐射的分析结果表明，当以一种入射角射向滤光片时，滤出辐射包括两种波长。当改变入射角时，对应于λ0′和λ0″的滤出辐射的波长分别从570变化到633，以及从350变化到488毫微米。
例9选择性干涉滤光片包括用含有溴化银的照相乳胶制成的分层结构。分层结构是由波长λ0＝633毫微米的辐射实现的，且被配置在角度为90°、45°、45°的三角形棱镜的两个直角棱面上，这种棱镜是偏菱形棱镜的一种特殊情况。用具有连续光谱特性的光源照射滤光片，将滤出波长为449毫微米、光谱带宽为10毫微米的辐射，但这只有当射向滤光片的辐射是沿法线方向时才会发生。当入射角度变化1°时，滤出辐射强度将减弱一半，而当入射角变化2°时，滤光片实际上不会让辐射通过。
所推荐的滤光片是选择性的窄带波长调节滤光片。它的制作可以相当简单，且在应用中具有很多功能。
当光谱带宽度为8毫微米时，其波长调节范围为240毫微米的调节式滤光片可以代替30片具有同样光谱带的非调节式滤光片。如果考虑到一个滤光片的成本，那么采用本发明将会收到显著的经济效益。
本发明可应用于光谱学、照明技术、光学仪器和激光仪器制造、以及进行宇宙探测。
权利要求
1.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。
2.根据权利要求1所述的选择性干涉滤光片，其特征为被照射的元件是由以银盐为主的照相乳胶、或由渗重铬酸盐的明胶、或由有照相记录作用的聚合介质、或由光致聚合物制成的。
3.根据权利要求1或2所述的选择性干涉滤光片，其特征为它有底板，在底板上配置分层结构(1)。
4.根据权利要求3所述的选择性干涉滤光片，其特征为底板采用至少一个棱镜(13)，在该棱镜的反射棱面(16)上配置着分层结构(1)，而光辐射(17)射向棱镜(13)的任意一个空闲棱面(18)
5.根据权利要求3所述的选择性干涉滤光片，其特征为底板采用至少一个光学楔形物(14)，在该楔形物的一个棱面(21)上配置着分层结构(1)，而光辐射(17)射向它的另一个棱面(22)。
6.根据权利要求3所述的选择性干涉滤光片，其特征为底板是一个具有透镜(15)形式的元件。
7.根据权利要求1或2所述的选择性干涉滤光片，其特征为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(1)相应地有两组或更多组(25、26)等距层(2～5，2′～5′)，其中每一组都对应于单色辐射的固有波长。
8.根据权利要求3所述的选择性干涉滤光片，其特征为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(1)相应地具有两组或更多组(25、26)等距层(2～5，2′～5′)，其中每一组都对应于单色辐射固有波长。
9.根据权利要求7所述的选择性干涉滤光片，其特征为分层结构(1)中的各组(25，26)等距层(2～5，2′～5′)沿射向分层结构(1)的光辐射(17)连续配置。
10.根据权利要求7所述的选择性干涉滤光片，其特征为分层结构(1)中的各组(29′，30′，31′)等距层沿射向分层结构(1)的光辐射(17)连续配置，且在空间重合。
11.根据权利要求7所述的选择性干涉滤光片，其特征为分层结构(35)有层(2″～5″)，各层的等距性由分层结构(35)的横截面中的平面(36)来实现，该平面同时垂直于任意一层(2″～5″)和层(2″～5″)厚度的变化方向，且由具有连续光谱特征的辐射形成的。
12.根据权利要求7所述的选择性干涉滤光片，其特征为两组或更多组等距层是由单色辐射的平行光束形成的，而且分层结构(1)包括几个独立部分，它们是与射向分层结构(1)的光辐射(17)的波前的独立部分对应的等距层组(29、30、31)。
13.根据权利要求3所述的选择性干涉滤光片，其特征为在分层结构(1)上装有保证使等距层(2～5)的厚度沿分层结构(1)线性变化的加压装置(37)。
14.根据权利要求4所述的选择性干涉滤光片，其特征为棱镜具有偏菱形的截面(40)，在它的两个对称侧棱面(42、43)上配置着同样的分层结构(1、44)。
15.根据权利要求4所述的选择性干涉滤光片，其特征为棱镜(47)有两对有公共对称面的自身对称的侧棱面(48、49和50、51)，在一对中的每一个侧棱面(48、49)上配置着分层结构(1、44)。
16.根据权利要求5所述的选择性干涉滤光片，其特征为在分层结构(1)上装有保证使等距层(2～5)的厚度沿分层结构(1)线性变化的加压装置(37)。
17.根据权利要求1或2所述的选择性干涉滤光片，其特征为它有外壳(52)，在壳壁上设有两个孔(53、54)，分别为射向分层结构(1)的辐射(17)的入射孔和滤出辐射(19)的出射孔。
18.根据权利要求4所述的选择性干涉滤光片，其特征为它有外壳(52′)，外壳的一个壁由棱镜(13)的入射棱面(16)充当，而在外壳(52′)的对面壁(62)上装有供射向分层结构(1)的辐射(17)通过的光栏。
19.根据权利要求5所述的选择性干涉滤光片，其特征为它有外壳(52′)，外壳的一个壁由光学楔形物(14)的入射棱面(22)充当，而在外壳(52′)的对面壁(62)上装有供射向分层结构(1)的辐射(17)通过的光栏。
20.根据权利要求17的所述的选择性干涉滤光片，其特征为分层结构(1)设置在能相对于入射辐射(17)旋转和/或作线性位移的外壳(52)中。
21.根据权利要求18所述的选择性干涉滤光片，其特征为分层结构(1)和光栏作得能互相旋转和/或作线性位移。
22.根据权利要求19所述的选择性干涉滤光片，其特征为分层结构(1)和光栏作得能互相旋转和/或作线性位移。
23.包括用来从入射辐射中分出一种或若干种波长辐射的选择性元件的光学仪器，其特征为采用权利要求1所述的选择性干涉滤光片作为选择元件，该滤光片安装得能相对于入射到它上面的光辐射旋转。
全文摘要
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。
文档编号G02B5/28GK1054319SQ9010084
公开日1991年9月4日 申请日期1990年2月20日 优先权日1990年2月20日
发明者亚历山大·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 申请人:汤姆斯克国立“戈尔巴乔夫”大学