Якушенков Ю.Г. Теория и расчет оптико-электронных приборов (4-е изд., 1999) (1095908), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Поэтому целесообразно дополнять интерференционный фильтр отсекающим фильтром. Интерференционные фильтры позволяют пропускать довольно широкие пучки, причем углы падения лучей на фильтр могут достигать нескольких десятков градусов. При малых углах падения (а, < 8') параметры фильтра практически остаются теми же, что и для лучей, падающих перпендикулярно на фильтр. При увеличении угла паденияя увеличивается ширина полосы прон ускания, она смещается, а также уменьшаются пропускание т и контрастность т„,„/т„,„.
При увеличении угла наклона пучка параллельных лучей, падающего на фильтр, длина волны, соответствующая максимуму пропускания для узкополосных фильтров, или граничная длина волны для отсекающих фильтров смещается в коротковолновую область. При работе фильтра в сходящихся лучах ширина полосы пропускания увеличивается заметнее у фильтров с большим числом слоев. Глава б. Оптическая система оптико.электронного прибора Характеристики интерференционного фильтра зависят также от его температуры.
При уменьшении температуры спектральная характеристика Фильтра смещается в коротковолновую область и, наоборот, при увеличении температуры она смещается в длинноволновую. Зта зависимость сдвига от температуры в диапазоне ~60' С линейна и имеет крутизну (1...3) 10'в мкм/'С. Стабильность характеристик интерференционных фильтров во времени зависит от технологии их изготовления и материалов слоев фильтра.
Для ряда материалов она достаточно высока. Поляризациониые фильтры. В последнее время для получения очень узкой (в несколько ангстрем) полосы пропускания стали применять поляризационные (интерференционно-поляризационные) фильтры. Их основным элементом является поляризатор, служащий для пропускания поляризованного излучения через материал, обладающий двойным лучепреломлением и расщепляющий излучение на обыкновенные и необыкновенные лучи. Зти лучи проходят через материал со скоростями, определяемыми соответствующими показателями преломления.
Плоскости их поляризации взаимно перпендикулярны, а фазовый сдвиг зависит от скорости распространения луча и толщины материала. Выходящие лучи затем соединяются во втором поляризаторе, и интенсивность на выходе зависит от фазового сдвига. Интерференция дает ослабление, если фазовый сдвиг равен нечетному числу полуволн, и усиление, если сдвиг равен четному числу полу- волн излучения.
Нейтралъиые филътры и ослабители. Очень часто требуется ослабить излучение или разделить поток на две части, не изменяя его спектрального состава. Для этого служат так называемые нейтральные Фильтры (светоделители) и ослабители. Наиболее широко используются фильтры на основе тонких пленок хрома, платины, никеля, палладия и титана. В области 0,4...1,2 мкм все эти материалы, нанесенные на подложку из стекла, обеспечивают коэффициент пропускания 15...25%. Наилучшими характеристиками с точки зрения постоянства спектрального коэффициента пропускания обладают платина и титан. Титановые фильтры позволяют создавать светоделители и нейтральные ослабители для ИК области спектра (до 12 мкм), причем их спектральное пропускание остается однородным для пленок разных тол щин, в то время как у пленок из других материалов эта однородность нарушается.
Большим преимуществом титановых покрытий является также их повышенная устойчивость к изменению внешних условий (температура влажность и т п ) Ю.Г. Якушеиков. Теория и Расчет оптико-электроииих прибоРов 5.9. Материалы оптических систем оптико-электронных приборов Материалы оптической системы необходимо выбирать с учетом эксплуатационных, конструктивных и технологических характеристик конкретного ОЭП. При этом обычно нужно учитывать следующие свойства оптических материалов: спектральное пропускание или отражение; показатель преломления или коэффициент отражения; дисперсию; изменение спектра пропускания и показателя преломления при изменении температуры; твердость; стойкость к воздействию различных сред, прежде всего, воды; плотность; теплопроводность; термическое расширение; теплоемкость; модуль упругости; температуру размягчения и плавления; наконец, стоимость, возможность обработки, доступность материала.
Многообразие этих свойств и требований к ОЭП приводит часто к тому, что выбор оптического материала становится серьезной техникоэкономической задачей. Правильно выбрав материал, можно упростить конструкцию оптического узла, улучшить характеристики всей системы. Например, используя для мениска в системе Максутова материал с минимальной дисперсией, можно пренебречь хроматической коррекцией системы, обеспечить малый кружок рассеяния без усложнения объектива, без ввода коррегирующей линзы.
При выборе материалов для оптических деталей следует помнить о технологичности как отдельных узлов, так и всей системы. Для работы в видимой и ближней ИК областях спектра очень широко используется обычное оптическое стекло, достоинствами которого являются дешевизна, хорошая обрабатываемость, хорошие физико- механические свойства, достаточная прозрачность для излучения с длинами волн до 2 мкм„что в видимом и ближнем ИК диапазонах делает его наиболее приемлемым материалом. Однако для работы в среднем и длинноволновом ИК диапазонах приходится применять либо специальные виды стекол (стекла типа ИКС), либо кристаллы или оптическую керамику.
Такие оптические кристаллы как фтористый кальций, фтористый литий, а в последние годы и оптические керамики широко применяются в различных ОЭП. Выбор типа кристалла определяется как его соответствием тем условиям, в которых работает прибор (температура, влажность и т.д.), так и доступностью его получения.
К сожалению, часто бывает трудно получить хороший кристалл нужного размера. Если из обычных и ИК стекол удается изготовить детали диаметром в несколько десятков сантиметров, то диаметры линз из опти- 122 ческих керамик пока не превышают 200 мм, а из некоторых кристаллов и того меньше (например, из КРС-5 — не более 125 мм). К настоящему времени промышленность освоила довольно большую номенклатуру оптических материалов для линзовых систем ОЭП. В табл. 5.2 — 5.5 и на рис.
5.14, 5.15 приведены некоторые физические свойства и характеристики распространенных на практике материалов. Таблица 5.2 Физические свойства некоторых стекол, оптических керамик и кристаллов Ир р я.1, Иртрзп-51, каг Характеристика ирр -г каг Иртран.б К0.5 и„, -з каз Иртран-4 ка4 Иртрзн-б, КО б ИТе Идуг гпзе Химический састаз Плотность, г сн" 5,27 5,85 3,18 3,18 3,58 1,3778 2.485 1,7223 Показатель преломления пря длине залпы 1,0 мим 2,2907 1,4289 2.802 22,8 58,6 186 10.2 19.5 гр.о -117,5 (1-10,6) +1,6 (1= =0,7065) -16 (1-0,54) Температурный иазффици.
епт показателя преломле- ния (яп/ят) 10> (для излуче- пяя с длимлт палим 1, мкм) 4-48 (1=6,0) 414 (1=0,77) +50 (1=5,0) Температура размягчения или плазлсияя. 'С 1830 1090 1255 1360 1500 2800 Коаффицнепт гермичссиага расширеаия а 1У, К' 20 6,9 ?,7 5,9 8,35 ы,о 0,38 10,54 7,31 30>12 328 975 1325 147 565 44 628 Тсплоцзтэадиасть, Вт мкК' 14,6 15,5 12,9 7,96 удельная тепзаемкость, д>мг>к' 0,8 0,28 0,92 0,38 1,0 123 Коэффициенты дисперсии — 1 лт -л,т Длипназолиапая граница щюзрачиасчи, мнм Иацуль упругости, Па.10м Прочность иа нагиб, Па.10> Тзерцссть по Кнуну, Па.10' Глаза 5.
Оптическая система оптико-электронного пРибора Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов Таблица 5.2 (окончание) Таблица 5.3 Физяческие свомства оптическях материалов, прозрачных в диапазоне 8...13 мкы Литий фтористый Стекло кварцевое Стекло хельгогенцкное ВДН УВ 16.А Стекло оптическое КВ Характсри спика 810, Химическвй состав Пяотн ость, гомэ жо, Арсенал галлия Берий фторнс. тый Германвй крясгал- лвческвй Кремней крксгал- лвческвй Характеристика Показатель преломления при длине волны 1,0 мкм 1,3871 1,4505 2,Т5 1,50707 АЗС! Вэу Се Химический состав Плотность, г си" 5,3 4,83 2,33 1,47 2.022 2,44 3,553 Показатель преломления при длине волны 1,0 мкм Длиннозолиозея граница прозрачности, мкм 7.5 16.8 3,34 4,0052 2,3Т4 1,988 3,4184 Покааатель преломления при давке волны 8,0 мкм -16 (1-1,0) +9.8 (1-0,656) тбб (1=5) 1,979 3,08 1,3932 4,0028 2,369 3,4179 Покааатель нреломлеввя при длине волны 10,6 мкм 2,97 1,964 4,.0021 2,363 Показатель преломления при длине волны 13,0 мкм Температура реви ягчевв я иля нлавлення, 'С 870 380 560 33,17 Коэффициент термического расширеаия а 10', К' 0,5 Модуль )пругосги, Па 10" Т,15 8.06 125 41 Прочвость на изгиб, Па 10' 144 1178 186 1770 пз пгз Длишюзолвозея граница прозрачности, мкм >15 25 >40 Тзерло .
по Кв упу, Пл 10' Теплопрозодиость, Вт.м".Кч 14)2 )гд Коэффициент поглощения на длине волны 10,6 мкм,смч о,огб Удельная тенлоемхость, ДжчеКч 1,63 0.75 0,75 148 -225 (1 10,6) -61 (1-0,61) +162 (Л 5,0) +400 (1=5,0) 1280 1237 457,7 Температура размягчения или плавленая, 'С 958гб 4 14,5 1420 18.4 Коаффициент термичесного расширения а 10', К ' 3,1...4,2 6,1 Мопуль упругости, Па 10м 15,5 19,6 16,4 э э ° ггггге э г ° гэ гкм г А 124 125 Козффнциенты дисперсии ле — ( лэ — ли Температурный коэффици- ент показателя преломле- ния (блнн).10' (для излуче- ав я с длиной волны Х, мкм) Рис. 5.14. Значения показателей преломления для некоторых оптических материалов Козффвциеиты дисперсии иго ( пэ пгл Коэффапиевты дисперсии "ю,е Тэмвервтурный коэффяця- ент показателя преломления (бл(д)) 1(Р (для излучения с длиной асаны Л, мкм) Глава 5.
Оптическая системз оптико-электронного прибора Серебро хлористое полекрис. тзлличес- ксе Таблица 5.4 Таблица 5.3 1окончанис) Параметры инфракрасных етекол Ковффицнеат диепереии -1 и л — ягл Коеффициевт термичеекото рвмпяреиия а.10','С ' Мвкеимвльявя ребечвя температура, 'с ~оквэвтелх преломления для Л=2 мкм, я, Дивпввоя пропуеквиия Марка 100 0,3...9 2,4261 201 182 160 2,4098 0,8...11 2,8081 130 220 1,5...1,7 170 2,682 177 1,5...16 2,7285 220 1...12 110 1...15 2,6381 220 122 2,5686 173 а вм-' Ме двлду Саед хила 240 1...15 2,6380 131 147 1,5...15 3,0351 2,673 для Л-10 мкм 225 7...16 ния, и линз из халько ген идных стекол, например АМТ1В-1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
