Источники и приемники излучения - Ишанин Г.Г.
ISBN 5-7325-0164-9
Скачать (прямая ссылка):
Lri = (Н Ki Н Hj)/sin а,
где HKi и Нкi — значение высот начала и конца участка разбиения, за исключением конечного участка, для которого HKi = #max.
После этого, используя средние значения коэффициентов приведения относительно tfKj и H3i, получим эквивалентные значения протяженности участков L3i-
Дальнейший расчет ведется по уже рассмотренной методике.
§ 2.4. Прохождение и рассеивание излучения в оптических системах
Оптические системы в составе оптико-электронных приборов выполняют самые разнообразные функции. Однако независимо от того, собирается ли излучение в пределах заданного апертурного или полевого угла, производится ли разделение потоков или же, наоборот, совмещение оптических каналов, осуществляется спектральная или пространственная селекция, всегда происходит поглощение или рассеивание потока излучения оптическим трактом.
Условия распространения излучения в оптической системе оптико-электронного прибора существенно отличаются от условий распространения излучения в атмосфере. Детерминизм оптических характеристик отдельных компонент позволяет с хорошей достоверностью рассчитывать пропускание системы в целом. Однако большая сложность структуры, наличие скачков показателя преломления среды распространения излучения, влияние технологических и конструктивных факторов зачастую усложняют расчет пропускания излучения оптической системой.
Если материал оптической детали выбран в соответствии с рабочим спектральным интервалом, то поглощение относительно невелико. Тем не менее в зависимости от качества стекла поглощение изменяется в широких пределах. Как правило, остаточное поглощение стекла неселективно, и это позволяет использовать
66
1,0 0,8 0,6
ZOO 400 700 1000 Я, нм
Рис, 2.21. Спектральная характеристика коэффициента отражения пленки алюминия на стеклянной подложке (1И)
в качестве нормируемого параметра его показатель ослабления для источника типа А.
Стандартом установлены восемь категорий качества. В полосе прозрачности пропускание оптической детали с учетом поглощения излучения можно найти из выражения
<гв = ехр (~вА1),
где еА и ! — показатель поглощения стекла данной категории качества и длина пути излучения в нем.
Чтобы определить пропускание вблизи границы рабочего спектрального интервала стекла конкретной марки, необходимо воспользоваться характеристиками, приведенными в каталогах, используя расчетную методику, аналогичную методу стандартных атмосфер.
В оптических схемах оптико-электронных приборов, особенно для работы в ИК-диапазоне, широко используют зеркальные компоненты: зеркальные объективы, конденсоры, плоские зеркала и т. д. Как правило, эти зеркала получают нанесением отражающего покрытия на обработанную по заданному профилю стеклянную подложку. Отражающие покрытия выполняют в основном трех типов: интерференционные на основе диэлектрических слоев, металлические на основе тонких слоев различных металлов и металл-диэлектрические.
Интерференционные зеркала, использующиеся преимущественно для ОЭП с лазерами, имеют высокий коэффицент отражения в узком спектральном интервале. Благодаря прозрачности в остальной части спектра они могут использоваться как спектроде-лители. Вопросы проектирования и их характеристики отражены в специальной литературе.
Значительно чаще используют металлические и металл-диэлек--трические зеркала. Наиболее употребительны в оптико-электронных приборах системы зеркал на основе А1, Си и Аи.
Зеркала на основе А1 просты в изготовлении, дешевы, обладают хорошими характеристиками и применяются в диапазоне от ультрафиолетовой до инфракрасной области спектра. Применение диэлектрических слоев на основе А1 не только корректирует .спектральную характеристику зеркал, но и повышает их устойчи-
AL
3*
67
рл,% вость во времени и к воздействию
внешних факторов. На рис. 2.21—2.24 приведены спектральные характеристики таких зеркал.
Покрытие из тонкой пленки А1 (условное обозначение 1И) имеет коэффициент отражения 0,88 для источника типа А и является лучшим для ультрафиолетовой области от
0 5 10 15 20 25 Я,мим о^5 до 0,4 мкм. Наиболее распрост-
„ „„ „ раненное покрытие 1И29И имеет за-
Рис. 2.22. Изменение спек- ‘ „„„„„„ ai
тральной характеристики коэф- ЩИ„ТУ пленк„и А1 вакуумнонапылен-
фициента отражения 1И из-за нои пленкой сернистого цинка. Его
окисления на воздухе: спектральные характеристики близ-
/ — для свеженапыленного слоя; КИ К Характеристикам 1И.
2 — для старого слоя — г г
Более сложное металл-диэлек-трическое покрытие 1И21Е29И с дополнительным слоем фосфорнокислого аммония позволяет существенно увеличить коэффициент отражения (р - 0,93-^0,96) и обеспечить его максимум в нужной спектральной зоне.
Покрытия из меди используют для работы в ИК-области с большим коэффициентом отражения 0,98, но требуют защиты. Еще больший коэффициент отражения имеют покрытия на основе золота.
Если поглощение излучения можно учесть достаточно просто, тосрассеиванием дело обстоит намного сложнее. Прежде всего усложняется механизм рассеивания излучения и увеличивается его интенсивность. Кроме того, зачастую изменяется физика воздействия явления на работу прибора. В частности, если рассеивание не приводит к значительному ослаблению потока, оно может быть причиной уменьшения видимого и энергетического контраста. Это же в свою очередь приводит к существенному уменьшению отношения сигнал/шум. Из-за рассеивания на элементах оптической системы ухудшается пространственная селекция и увеличивается уровень помех от источников, расположенных вне рабочего поля зрения прибора.
