189901. lajstromszámú szabadalom • Szélessávú, reflexiónövelő rétegrendszer
3 189901 4 A találmány tárgya szélessávú, reflexiónövelő rétegrendszer. Az optikai műszergyártás különböző területein a feladatok bonyolultságával arányosan nö az egyeB optikai rendszereken belül alkalmazott reflektáló elemek száma. Egyben általános törekvés továbbá az egyes reflektáló elemek reflexiójának növelése oly módon, hogy minél szélesebb hulámhossz tartományban legyen felhasználható. Lényegében háromféle tükörtlpust különböztethetünk meg: fém rétegrendszer, dielektrikumokból felépített rétegrendszer és az elózó kettó kombinációjából adódó fém-dielektrikum rétegrendszerból készült tükröket. A fémtükrökre jellemző, hogy széles hullámhossz tartományban reflektálnak, de reflexiójuk a fém törésmutatójának megfelelően 90* körüli érték. Ezen reflexió-érték azonban az idővel változik, fém- levegő kölcBönhatás következtében, mely változás a reflexió csökkenését eredményezi. Ismeretesek tiszta dielektrikum rétegrendszerből álló tükrök, melyekre egy adott hullámhosszra jellemző reflexió értéke 99,7*-nál is nagyobb - ilyenek a lézertükrők. Ezen tiszta dielektrikum rétegrendszerból előállított tükrök azonban körülbelül 100 nanométer hullámhossz tartományban rendelkeznek csak magas, 98X-nál nagyobb reflexióval és a magas reflexiójú hullámhossz tartomány szélein a reflexió értéke meredek lefutással közel zérus értékre csökken. A fém dielektrikum tükrök a fenti magas reflexióképességet biztosítják kevesebb rétegszámú dielektrikum alkalmazásával, de sávszélességük - a 98X-nál nagyobb tartomány - nem javul érdemlegesen, és a magasreflexiójú tartomány határain kívül a fémtükör reflexiója számottevően leromlik. Szélessávú tükrökre az igény felmerül többek között látható, infra hullámhossz tartományban működő felvevő tükrös objektívaknál - űrkutatás-, irányzó, mérőműszereknél - teodolit, szintező, távmérő stb. -UV - látható, infra fotométereknél. Szélessávú tükrökre különösen igény van vizuális műszerek esetén, mert a 100 nanométer körüli sávszélességnél a kép színez, s ez erősen torzítja a valóságot. A reflektáló elemek egy másik csoportja a különböző áteresztésű rétegrendszerek, úgynevezett nyalábosztók. A nyalábosztók lehetnek monokromatikusak, vagy akromatikusak. Monokromatikus egy nyalábosztó, ha a beeső fényt csak egy kis hullámhossz tartományban reflektálja, vagy engedi át az előre meghatározott százalékban. Akromatikus, ha egy hullámhossz tartományban, mely 150-200 nanométernél nagyobb, a beeső fényt reflektálja» illetve átengedi a megadott százalékban. A fenti említett hullámhossz tartomány lehet például a látható, vagy U.V., vagy infra, vagy a követelményeknek megfelelően ezek kombinációi. A nyalábosztók ezen felül lehelnek a reflektált fényre akromatikusak és az áteresztett re monokromatikuBak, vagy ennek fordítottjai. A nyalábosztókkal szemben további követelmény- az optikai konstrukciónak megfelelően - hogy a reflektált és az áteresztett fény aránya előre megadott legyen. Fémrétegből készült nyalábosztók közel akromatikusak, hátrányuk, hogy a beeső fény mintegy 20-40%-át abszorbeálják a réteg áteresztésének függvényében. A reflektáló elemek Így mind a tükrök, mind a nyalábosztók működhetnek tetszőleges beesési szög mellett. A nem merőleges beesésnél a polarizáció külön gondot jelent, mert a két komponens - a beeső síkban és az arra merőleges síkban haladó fény - reflexiója, illetve áteresztése erősen eltér egymástól. A 90°-ős eltérítésű nyalábosztó prizmáknál a polarizáció következtében az akromatikus feltétel nehezen teljesíthető, azaz az előre megadott százalék a reflexióra, illetve áteresztésre csak szűk hullámhossz tartományban teljesül előirt pár százalékos tűrés mellett. Az irodalomból ismeretes például nyolc rétegből álló akromatikus nyalábosztó konstrukció (E. Wolf Progress in Oftics 1969. Volume VII.94-123). A fent megadott konstrukcióban előirt törésmutató értékek rétegenként változók és a nyolc törésmutatóból három, nevezetesen 5,92; 3,94; 2,84 értéknek megfelelő dielektrikum nem ismeretes. Ezen értékek a számítási eljárásból adódtak és ennek következtében e rétegrendszer nem valósítható meg. Infravörös tartományban működő impulzus üzemű lézerek (pl. YAG) megjelenése LIDAR rendszerű távmérők kifejlesztésének adta meg a lehetőséget. E műszerekben a cél felderítése a látható hullámhosszú tartományban történik, a mérés, a távolság meghatározás pedig a lézer hullámhosszán közeli infravörös hullámhossz tartományban. E műszerekben olyan típusú nyalábosztók alkalmazása szükséges, mely a látható tartományban magasreflexiójú, szélessávú akromatikus, a lézer hullámhosszán pedig magas áteresztésű, keskenysávú monokromatikus. A fent vázolt rétegrendBzerekre olyan konstrukciók, melyek a gyakorlatban megvalósíthatók, nem ismeretesek, tekintettel arra, hogy a gyártó cégek ezen konstrukciókat titkosan kezelik, nem publikálják. A találmánnyal célunk a felsorolt hiányosságok kiküszöbölése mellett gazdaságosan és biztosan előállított szélessávú, reflexiónövelő rétegrendszer létrehozása. Felismertük, hogy a fenti célkitűzés periódikuB rétegrendszerekre vonatkozó szélsőérték feladat megoldása révén valósítható meg. A kitűzött feladatot szélessávú, reflexiónövelő, páros vagy páratlanszámú rétegből álló rétegrendszerrel valósítottuk meg, amely 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
