Материал подготовила Гванца Джгамадзе
При проектировании систем помимо оптических и механических требований надо учитывать свойства покрытий. Это способствует наиболее рациональному формированию конструкций. Данная статья включает несколько простых правил использования оптических покрытий, которые могут учитываться проектировщиком.
Рассмотрим оптическую систему на рис. 1а. Фокусированный луч света расщепляется на несколько лучей.
Первый луч проходит через коротковолновый фильтр (shortwave pass SWP). SWP отражает свет с длиной волны 4-5 мкм, а пропускает инфракрасный.
Краевой фильтр (edge filter – EF) предназначен для разделения 2-х длин волн – 960 нм и 1064 нм.
Блокирующий фильтр (blocking filter – BF) устраняет свет от другой линии лазера. BF устанавливается перед приемником. SWP и EF расположены под углом 45°.
Правило №1
Чем меньше угол наклона, тем проще оптическая система.
Рассмотрим рис.1б., в котором фильтры установлены под углом 30°. В данном случае EF пропускает 1064 нм, а отражает 960нм. Пропускание фильтром длины волны 960 нм составляет 0,07%, что в несколько раз меньше, если бы угол наклона составил 45°. Это связано с возникновением особенностей в середине EF из-за разницы между s- и p-поляризации. Для фильтра, установленного под углом 45 °, эти особенности обуславливают более широкую область перехода, чем для фильтра, установленного под углом 30°. Как видно из рис.1б достаточно установить BF только перед приемником длины волны 960нм, потому что проходимость волны через EF крайне мала, и нет необходимости устранять свет перед другим приемником.
На рис.2 приведено сравнение описанных систем. Синяя кривая – график пропускания EF, установленного под углом 45°, а красная кривая – под углом 30°. Черные вертикальные линии соответствуют длинам волн лазера.
Правило №2
Легче использовать длинноволновой фильтр (LWP), чем SWP.
Рассмотрим еще раз рис.1 Верхняя система использует SWP, который отражает длину волны 4-5 мкм. Нижняя система использует LWP, пропускающий длину волны 4-5 мкм. Это возможно при условии, что выбранный материал пропускает данный диапазон длин волн. Однако такие материалы дороже, чем стекло или кварц, используемые для SWP. Дополнительные расходы компенсируются улучшенными свойствами оптической системы.
На рис.3 приведено сравнение графика пропускания SWP (синяя кривая), установленного под углом 30°, с графиком пропускания LWP (красная кривая), установленного под углом 45°. Как видно из рисунка SWP имеет ограниченный диапазон пропускания, а LWP пропускает свет с дли-ной волны более 4 мкм. Кроме того, они имеют разный модулированный коэффициент пропускания. В этом отношении LWP лучше, так как обычно устранить модуляцию на краю легче. Этот факт важен, если необходим острый край кривой пропускания, чтобы EF отделил лазерные линии, входящие в LWP.
Вернемся к рис.2. Видно, что при малых длинах волн вблизи края отсутствует модуляция интенсивности.
Правило №3
Чем выше коэффициент пропускания, тем сложнее изготовить покрытие.
На рис.4 все кривые соотвествуют отраженному неполяризованному свету, падающему под углом 30°.