بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
بررسي تاثير آينه هاي دي الکتريک فيلتر نوري در طول موج طيف انتقال
چکيده - در اين مقالهُ ساختار آينه هاي فيلترهاي نوري بررسي مي شود .تاثير هر يک از پارامترهاي آينه برروي طيف انتقال بررسي مي شود .در پايان فيلتر نوري در پهناي باند ١٠ تا ١٥ ميکرومتر طراحي مي شود.از مزاياي اين فيلتر تنظيم پذيري با استفاده از تغيير اجزاي آينه هاي فيلتر است .اين فيلتر در سنسورهاي گازي وطيف سنجي کاربرد دارد.
کليد واژه -فيلتر نوري ،آينه هاي فيلتر ،طيف انتقال
١- مقدمه
در سالهاي اخير فيلتر هاي نوري مبتني بر فرايند لايه نازک ، به دليل ويژگي هايي نظير دقت بالا در گزينش طول موج مورد نظر گسترش يافته است .براي گزينش طول موج مورد نظر بايد لايه هاي فيلتر و ضخامت آن بطور مناسب انتخاب شود.
در هر فيلتر Fabry-Perot به جاي دو آينه نقره اي از دو پشته با لايه هاي نازک با ضريب انعکاس زياد استفاده مي شود .هر پشته از دو نوع ماده با ضريب شکست بالا استفاده مي شود که معمولا به صورت يک در ميان پشت سر هم قرار مي گيرد .فرمول چينش لايه ها بصورت است . [١]
شکل ١: ساختار فيلترFabry-Perot
که H نمايانگر ماده با ضريب بالا وL نمايانگر ماده ضريب پايين است . فرمول پشته است . مابين هر دو پشته مربوط به هر فيلتر Fabry-Perotيک کاواک تشديد از جنس ماده دي الکتريک پايين وجود دارد . در طرح اوليه ضخامت هر کاواک تشديد مضربي از نصف طول موج مرکزي طيف عبوري از فيلتر در نظر گرفته مي شود[٢] .ضخامت ساير لايه ها نيز مضربي از يک چهارم طول موج مرکزي طيف عبوري ازفيلتر در نظر گرفته مي شود.معمولا چند فيلترFabry-Perot بصورت سري باهم ترکيب مي کنند تا کناره هاي باند گذر فيلتر داراي شيب تند شود وسطح گذر آن نيز صاف وپهن گردد.[٣] هر فيلتر منفرد با ضريب شکست پايين با ضخامت يک چهارم طول موج مرکزي فيلتر از ساير فيلترها جدا مي شود.[٤]
فيلترهاي نوري براي ساخت انواع دستگاههاي نوري مانند تلسکوپ ، ميکروسکوپ و دوربين هاي نوري [٥] ، موجبرها، سوييچينگ نوري، سنسورهاي مادون قرمز[٦]،مالتي پلکسرهاي مخابرات فيبر نوري [٧] نمونه هايي از کاربرد آن هستند.
٢-آينه هاي فيلتر
در اين قسمت آينه هاي فيلتر بررسي مي شود .پارامترهاي آينه فيلتر که در طيف انتقال موثر است مانند جنس لايه هاي آينه و ضخامت آنها بررسي شده وتاثير هر يک توضيح داده مي شود. در شکل ٢ يک فيلتر نوري نشان داده شده است .
شکل ٢:شکل کلي يک فيلتر نوري لايه نازک
٣-روابط محاسباتي
با استفاده از رابطه ١ مقدار انعکاس محاسبه مي شود .
مقدار طول موج شروع و طول موج پايان و پهناي باند طول موج از روابط زير محاسبه مي شود .
مقدار ضريب انعکاسي از رابطه زير بدست مي آيد.
٤- تاثير تغيير تعداد لايه هاي آينه :
تعداد لايه هاي آينه در اين قسمت تغيير مي کند .تاثير آن در انتقال بررسي و توضيح داده مي شود .
شکل ٣:نمودارمقدارانعکاس برحسب طول موج براي آينه هاي فيلر باتعداد لايه هاي متفاوت
با توجه به شکل ٣چون فقط تعداد لايه ها تغيير مي کند و درصد بازتاب نيز با آن تغيير مي کند ولي ديگر پارامترها ثابت است ومقدار λ∆ بدون تغيير باقي مي ماند . بنابراين با افزايش تعداد لايه ها مقدار بازتاب به ١٠٠%مي رسد.
٥-تاثير تغيير در جنس ماده لايه ها ي آينه
در اين قسمت ماده هاي متفاوتي براي ساخت لايه هاي آينه ها انتخاب شده است که در شکل ٤ دو فيلتر با ماده هاي مختلف نشان داد ه شده است . فيلتر طراحي شده و پارامتر هاي آن مورد بررسي رار مي گيرد .
هرچه نسبت بيشتر باشد درصد بازتاب مقدار بيشتري است و به مقدار ١٠٠%نزديک مي شود.
٧-تغيير ضخامت لايه هاي بالا وپايين
