DE2449312A1 - Schmalbandiges interferenzfilter - Google Patents

Description

SIEBiENS AKQJIEIiGESELLSCHAFT München, 16.10.1974

Berlin und München Witteisbacherplatz 2

VPA 74/7216

Schmalbandiges Interferenzfilter

Die Erfindung betrifft ein schnialbandiges Interferenzfilter, bestehend aus mehreren auf einem Substrat S schichtweise hintereinander angeordenten Y/ecliselspiegelschichten mit einem Aufbau (HL) H und aus zwischen diesen Wechselspiegelschicliten angeordneten Abstandsschichten LL, wobei H hochbrechende und L niedrigbrechende Schichten gleicher optischer Dicke bedeuten.

Bei der optischen Nachrichtenübertragung mit geführten Wellen soll die Rückwirkung des Ausgangs einer Nachrichten-Strecke auf deren Eingang möglichst gering sein, um Störungen des ganzen Systems möglichst klein zu halten. Beim Vorliegen eines schmalbandigen Interferenzfilters in einem optischen Nachrichtenübertragungssystem dürfen dann auch an diesem die Lichtsignale nicht zum Anfang der Leitung reflektiert werden.

Nach in dem Buch "Thin Film Optical Filters", H.A.Macleod, A.Eilger, Ltd. London, 1969, abgedruckten Aufsätzen lassen sich praktisch reflexionsfreie Interferenzfilter aus dielektrischen Schichten auf einem Substrat aufbauen, wenn zusätzlich dielektrische Anpassungsschichten eingefügt v/erden, die im allgemeinen sowohl zwischen dem Filterschichtsystem und dem Substrat als auch zwischen dem Filterschichtsystem und dem Medium, aus dem die Strahlung einfällt, angebracht sind«

VPA 9/710/4058 -2-

60981 7/0643

Dies entspricht praktische einer Vergütung des gesamten PiIt erschient systems. Da ein derartig angepaßtes.-Interferenzfilter nur aus dielektrischen nicht absorbierenden Schichten besteht, verhält es sich in Bezug auf seine optischen Eigenschaften symmetrisch, d.h. es weist eine beidseitig verschwindende Reflexion auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein schmalbandiges Interferenzfilter mit einseitig verschwindender Reflexion anzugeben.

Die Aufgabe wird für ein eingangs genanntes Interferenzfilter dadurch gelöst, daß zur Erzeugung einer einseitig verschwindenden Reflexion in diese Schichtanordnung absorbierende und asymmetrisch in Bezug auf die Reflexion wirkende Metallschichten M eingefügt sind, deren Dicke geringer ist als die geometrischen Dicken der Schichten H und L.

Dieses Filter transmittiert ankommende Lichtsignale nur mit einem sehr schmalen Frequenzband. Beim Durchlaufen der Lichtsignale dtirch das Filter in der einen Richtung quer durch den Schichtaufbau ist ihre Reflexion gleich Null, wobei die in Strahlrichtung gesehen hinter dem Schichtaufbau angeordnete Substrat-Rückseite vergütet ist. In der entgegengesetzten Richtung ist jedoch eine Refleximsfcomponente der Lichtsignale vorhanden.

Vorteilhafterweise läßt sich das Interferenzfilter mit einseitig verschwindender Reflexion auch in optischen Resonatoren von Lasern verwenden. Bringt man nämlich ein derartiges Interferenzfilter zwischen die beiden Spiegel eines optischen Resonators, so erhält man wegen der einseitig verschwindenden Reflexion nur einen zusätzlichen Teilresonator. Der Gesamtresonator und der Teilresonator sind dann unabhängig voneinander abstimmbar.

VPA 9/710/4058 -3-

609817/0643

Einzelheiten werden anhand von Ausführungsbeispielen der Erfindung in der Fi gur enb es ehr ei "bung näher erläutert.

Die Figur 1 zeigt ein erf:mdungsgeniäßes Interferenzfilter und Figur 2 einm Resonator mit einem Interferenzfilter.

In der Figur 1 ist ein schmalbandiges Interferenzfilter dargestellt, welches man durch Einfügen von Metallschichten M

p p

aus dem bekannten Schichtenaufbau 8 (HL) HLL (HL) HA eines dielektrischen Interferenzfilters erhält. In diesem Schichtenaufbau bedeutet die Schichtfolge (HL)~H jeweils eine Wechselspiegelschicht und die Schichtfolge LL ein Abstandsstück. Die Metallschichten M werden hier jeweils in jeder Wechselspiegelschicht und zwischen jede Wechselspiegelschicht und der Abstandsschicht eingefügt, so daß nan die Schichtenfolge 1 (SHL HML HMLL MHL MHL HA) erhält* Werden als Materialien für das Substrat S Glas mit einem Brechungsindex von etwa 1,5»für die hochbrechende Schicht H ZnS, für die niedrigbrechende Schicht L MgFp, für &i^e Metallschichten M Aluminium und für das Medium A, aus welchem die Strahlung auf das Schichtsystem auftrifft, Luft verwendet, so erhält man im Fall optischer Schichtdicken von etwa 212,5 nm für E und L und geometrischer Schichtdicken von etwa 10 nm für M bei Li clit signal en mit einer Wellenlänge von etwa 885 nm ein Transmissionsmaximum von 56 f° und eine praktisch verschwindende Reflexion für eine Lichtrichtung gemäß dem Pfeil 2, wenn die Rückseite der Schichtanordnung 1 eine Vergütungsschicht 3 aufweist.

Durchläuft das Licht die Schicht anordnung gemäß Pfeil 4-, so beträgt daa Reflexionsvermögen 5 i° bei Lichtsignalen mit der Wellenlänge 885 nm. Das Filter weist also einseitig verschwindende Reflexion auf.

Die Halbwertsbreite der Transmissionskurve unterscheidet sich nur geringfügig von dem obengenannten bekannten Schichtaufbau.

In der Figur 2 ist eine Laseranordnung dargestellt, welche aus den beiden Resonatorspiegeln 5 und 6 und dem aktiven Medium 7

VPA 9/710/4058 609817/0643 „4-

-A-

besteht. Die beiden Resonatorspiegel 5 und 6 bilden den
Gesamtresonator 8 des Lasers. Bringt man nun innerhalb
dieses Gesamtresonators das erfindungsgemäße schmalbandige Interferenzfilter 9 an, so erhält man einen Teilresonator 10, der aus dem Resonatorspiegel 5 und dem Interferenzfilter 9 gebildet ist. Da& Interferenzfilter 9 ist so aufgebaut und im Gesamtresonator 8 angeordnet, daß für licht, das von rechts auf das Filter 9 auffällt, die Reflexion verschwindet, und für licht, das von links auf
das Filter auffällt, ein Teil dieses Lichtes reflektiert wird. Auf diese Weise erhält man einen ersten Strahlenverlauf zwischen den Resonatorspiegeln 5 und 6 und einen zweiten Strahlenverlauf zwischen dem Resonatorspiegel 5 und dem Interferenzfilter 9, wie dies schematisch in der Figur 2 dargestellt ist.

Durch Vorgabe der Abstände der einzelnen Bauelemente 5, und 9 zueinander lassen sich der Gesamtresonator 8 und der Teilresonator 10 unabhängig voneinander abstimmen.

2 Figuren

3 Patentansprüche

VPA 9/710/4058

60981 7/0643

Claims (3)

1. Patentaneprüche

   ./Schmalbandiges Interferenzfilter bestehend aus mehreren auf einem Substrat S schichtweise hintereinander angeordneten Wechselspiegelschichten mit einem Aufbau (HL) H und aus zvd.sch.en diesen Wechselspiegelschichten angeordne

   ■ ten Abstandsschichten IL, wobei H hochbrechende und L niedrigbrechende Schichten gleicher optischer Dicke bedeuten, dadurch gekennzeichnet , daß zur Erzeugung einer einseitig verschwindenden Reflexion in die Schichtordnung absorbierende und asymmetrisch~in Bezug auf die Reflexion wirkende Metallschichten M eingefügt sind, deren Dicke geringer ist als die geometrischen Dicken der Schichten H und L.
2. 2. Schmalbandiges Interferenzfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Substratrückseite vergütet ist.
3. 3. Verwendung des schmalbandigen Interferenzfilters nach den Ansprüchen 1 und 2 als optischer Resonatorspiegel.

   60981 7/0643

   e e rs e

   ite