Источники и приемники излучения - Ишанин Г.Г.
ISBN 5-7325-0164-9
Скачать (прямая ссылка):
В общем случае рассеивание целесообразно разделить на две части: на оптической системе и корпусных деталях прибора. Рассеивание первого вида зачастую ограничивается технологическими
ря,% f,0
Рис. 2.23. Зависимость спектральной характе- 0,9 ристики коэффициента отражения покрытия 0,8 1И21Е29И дли угла падения излучения 45° (1) и 0,7
12° (2) 400 500 600 700 Х,нм
Г—
X /1 У^1 — 2
V/ AI+AI^Oj+ZtiS
f / /
2
/>*>%
Рис. 2.24. Зависимость спектральной характеристики коэффициента отражения покрытия Ш24И от угла падения излучения:
/ — 15°; 2 — 30°; 3 — 45°: 4 — 70°
возможностями. Причиной рассеивания второго вида, как правило, служит недостаточная проработанность прибора.
Рассеивание на оптических деталях бывает поверхностным и объемным. Поверхностное рассеивание объясняется несовершенством поверхности оптических деталей: микронеровностями, царапинами, сколами и т. д.
Потери на зеркальных компонентах из-за рассеивания света могут быть сравнимы с потерями на поглощение. Отметим также то обстоятельство, что увеличение толщины металлической пленки способствует увеличению рассеивания. Так, если пленка А1 толщиной 0,02—0,03 мкм на хорошей подложке рассеивает не более 10~3, то при увеличении толщины до 0,5—1 мкм рассеивание увеличивается до 0,02. При этом необходимо отметить, что поглощение зеркала ухудшает пропускание излучения объекта, а рассеивание, кроме того, создает внутриприборный фон, который пропорционален суммарному потоку, падающему на него.
Потери на рассеивание в толщине стекла объясняются рассеиванием на молекулах вещества на микропузырях, микронеоднородностях состава стекла и подчиняются с достаточной степенью точности Релеевскому закону. Показатель рассеивания дается в каталогах для длины волны Я = 0,545 мкм. Особенно большое значение эти виды рассеивания имеют для ОЭП с лазерами при использовании совмещенных каналов излучатель—приемник.
I. Излучение, отраженное поверхностью линз, призм и других оптических деталей, в дальнейшем рассеивается элементами оптической системы и конструкции прибора. Часть этого излучения попадает на выход оптической схемы, снижает исходный контраст
69
и ухудшает отношение сигнал/шум всего оптико-электронного прибора. Поэтому это явление заслуживает особого внимания.
Зачастую потери излучения из-за отражения на границе раздела являются определяющими в оптической системе. Так, для простейших оптико-электронных приборов, имеющих в своем составе 2—4 компоненты, коэффициент пропускания уменьшается до
0,84—0,7. Для более сложных систем, использующих компоненты с большим коэффициентом преломления, пропускание падает до уровня 0,25—0,3.
Причем потерянное излучение продолжает распространяться в системе прибора и создает ложные изображения (рефлексы), затрудняя его функционирование. Очевидно, что с этим явлением необходимо бороться.
Прежде всего необходимо уменьшить отражение на границах раздела оптических деталей и окружающей среды, так как это и увеличивает пропускание системы, и уменьшает уровень внутри-приборного фона.
Из формулы Френеля следует, что наибольшие потери на отражение происходят на границе воздух—стекло, наименьшие — на границе сред, имеющих близкие показатели преломления. Поэтому, чтобы уменьшить потери, целесообразно использовать склеенные оптические компоненты: объективы, призменные блоки и т. д. При этом желательно располагать склеиваемые компоненты в порядке возрастания или убывания показателя преломления.
Другой путь уменьшения потерь — это применение просветляющих слоев на поверхности оптических деталей. Используя явление интеференционного гашения отраженного потока, просветляющие покрытия на небольших спектральных интервалах обеспечивают практически нулевой коэффициент отражения. Однако для этого необходимо выполнить два условия: условие равенства амплитуд потоков, отраженных от покрытия с показателем преломления щ и от материала оптической детали с показателем преломления /г2, а также условие согласования фаз этих потоков с учетом инвертирования волны при отражении от материала с большим значением показателя преломления:
/ij = Уп0п2\ 4= (2m — 1). (2.20); (2.21)
Здесь п0 — показатель преломления окружающей среды (воздуха); dx и X — толщина слоя и рабочая длина волны; т = 1, 2, 3, ... .
Первое условие выполняется подбором соответствующих материалов, а второе обеспечивается технологически. К сожалению, набор материалов, особенно с малым значением коэффициента преломления, ограничен. Поэтому условие (2.20) практически всегда выполняется с большой погрешностью и минимальный
70
коэффициент отражения при посветлении пленкой толщиной Я/4 (т — 1) имеет вид
_ ( raf —и0га2 у РшШ V п\ + «0п2 ) ’
так как для стекла с /г2 = 1 >51 необходим просветляющий материал сп,= 1,23. Реальный устойчивый материал с минимальным коэффициентом преломления MgFa имеет п = 1,38, а менее устойчивый криолит имеет п = 1,34. Поэтому однослойные покрытия на стекле не могут обеспечить коэффициента отражения меньше 1,33% и 0,75% при начальном значении 4,13%.
