Оптические фильтры (светофильтры)

Оптические фильтры — простейший тип анализаторов частоты. Они пропускают излучение только в определенном диапазоне длин волн. Оптические фильтры подразделяют на абсорбционные и интерференционные.

Абсорбционный светофильтр представляет собой слой материала, поглощающего излучение во всем диапазоне, кроме некоторой достаточно узкой области. Примером могут служить цветные стекла, поглощающие электромагнитное излучение в видимой области спектра.

Интерференционный светофильтр, схема которого представлена на рис. 1.2, состоит из слоя диэлектрика (1), полупрозрачных зеркал (2) и стеклянных защитных пластинок (3).

Падающий поток излучения испытывает многократные отражения между полупрозрачными стеклами, при каждом отражении частично выходя наружу. В проходящем потоке лучи, отраженные четное число раз, интерферируют. Ввиду этого фильтр прозрачен лишь для тех длин волн, для которых выполняется условия интерференционного максимума:

(1.1)

где d — толщина диэлектрического слоя светофильтра, n — показатель преломления, m — целое число раз, называемое порядком интерференции.

Рис. 1.2. Схема устройства простейшего интерференционного фильтра: 1— слой диэлектрика, 2 — полупрозрачные стекла, 3 — стеклянные защитные пластинки

Поскольку m может принимать разные значения, фильтр пропускает лучи нескольких длин волн. Для выделения потока одной длины волны интерференционныые светофильтры часто используют совместно с абсорбционными, поглощающими излучение всех порядков, кроме требуемого. Светофильтры используют в оптическом диапазоне спектра. В рентгеновском диапазоне иногда используют аналоги светофильтров, так называемые поглотители.

Основные характеристики светофильтров:

– длина волны максимального пропускания l_max,

- ширина спектральной полосы пропускания Δl,

- максимальная величина пропускания T_max (при l=l_max).

Длина волны максимального пропускания абсорбционного светофильтра определяется его материалом, интерференционного — главным образом, толщиной оптического слоя. Спектральная полоса пропускания для абсорбционного светофильтра составляет несколько десятков нм, для интерференционного — 1 – 5 нм. Максимальная величина пропускания у абсорбционных светофильтров может достигать 100 %, у интерференционных — 40 – 60 %.

К недостаткам любого светофильтра относится то, что l_max фиксирована. Этого недостатка лишены анализаторы частоты диспергирующего типа, в которых можно перестраивать рабочую длину волны.