一種寬帶截止超窄帶濾光片的製作方法
2023-11-09 23:06:22
本發明屬於光學薄膜領域，具體涉及一種寬帶截止超窄帶濾光片。
背景技術：
窄帶濾光片作為濾光和選擇譜線的器件，在雷射技術、醫療、衛星遙感探測、光通訊技術、高解析度成像系統等有著廣泛的應用。常用的窄帶濾光片為法布裡-珀羅濾光片，是將中間耦合層作為一個F-P腔，實現多光束幹涉，但其截止帶寬一般較小，通常的做法是在短波處用顏色玻璃來實現寬截止的要求，但這樣的做法有兩個缺陷，首先是短波處的光是被顏色玻璃所吸收，而對於需要對短波復用的系統顯然不適合，其次為顏色玻璃一般是摻雜了金屬，在空間光學中，高能射線的作用會使得顏色玻璃的性能變化，因此隨著近年來光學技術的不斷發展，迫切需要研製具有在所需波長點有高的透過率，而在其他波長處有寬截止帶的濾光片，即寬截止窄帶濾光片。因此，對於寬帶截止超窄帶濾光片的設計與製備已成為窄帶濾光片研究的重要課題。
關於窄帶濾光片的設計已有文獻報導。2009年，長春理工大學付秀華等人設計了1064nm的窄帶濾光片，採用的為三腔結構，選擇TiO2和SiO2為高低折射率材料，設計的1064nm峰值透過率為92％以上，帶寬為5-10nm。2010年，她們同樣採用三腔結構和膜層材料，設計了905nm窄帶濾光片，設計的905nm峰值透過率達到95％，帶寬約20nm。2010年，中科院長光所朱華新等人介紹了一種獲得窄帶寬截止濾光片的方法，即具有缺陷的多異質結結構，以多異質結結構為基礎，通過設置缺陷，使得該結構實現缺陷通帶，實現窄通帶寬截止的特性，理論計算證明缺陷的位置和厚度都對通帶的位置有影響。結果表明，通帶中心波長為529nm，但透過率稍低一些，為60.13％，通帶相對半寬度為2nm，而對於通帶中心波長為709.8nm，透過率為94.83％，通帶相對半寬度僅約為4nm，而且兩者的截止帶寬都很寬，短波的截止帶從400nm一直延伸到約700nm，從而避免了常規的F-P型窄帶濾光片截止帶寬窄的缺點。這種結構能夠展寬光子晶體的禁帶同時實現窄通帶效應，但該設計在通帶附近的截止度性能較差以及製作起來難度較大。
目前，窄帶濾光片設計研究主要集中在帶寬為幾納米到幾十納米，膜繫結構主要採用全介質三腔濾光片結構，而對於帶寬為1nm的窄帶濾光片的設計和製備還未見報導。
技術實現要素：
(一)要解決的技術問題
本發明提出一種寬帶截止超窄帶濾光片，以解決如何設計一種帶寬為1nm的寬帶截止超窄帶濾光片的技術問題。
(二)技術方案
為解決上述技術問題，本發明提出一種寬帶截止超窄帶濾光片，該濾光片包括基底，基底的兩個表面分別記為A面和B面，A面和B面均具有多層反射膜，其中，
在A面上具有寬帶截止濾光薄膜，膜繫結構為：基底/αi(0.5H L0.5H)^aαi-1(0.5H L 0.5H)^a...α1(0.5H L 0.5H)^aβ1(0.5L H 0.5L)^bβ2(0.5L H 0.5L)^b...βj(0.5L H 0.5L)^b/空氣，其中H為高折射率材料，L為低折射率材料，αi＝0.8αi-1，...，α2＝0.8α1，α1＝0.8，β1＝1.2，β2＝1.2β1，...，βj＝1.2βj-1；其中根據截止帶寬要求選擇i和j值，根據截止度要求選擇a和b值；
在B面上具有超窄帶濾光薄膜，膜繫結構為：基底/L(HL)^m nH(LH)^m L(HL)^m nH(LH)^m L H L/空氣，其中根據超窄帶濾光薄膜的帶寬和截止度要求選擇m和n值。
進一步地，基底材料為K9玻璃。
進一步地，高折射率材料為Ta2O5，低折射率材料為SiO2。
進一步地，寬帶截止濾光薄膜的截止帶寬為280nm-480nm和580nm-900nm。
進一步地，10≤a≤20，10≤b≤20；i＝3，j＝3。
進一步地，a＝16，b＝16。
進一步地，超窄帶濾光薄膜的帶寬為1nm。
進一步地，4≤m≤8，4≤n≤8。
進一步地，m＝6，n＝6。
(三)有益效果
本發明通過在基底一面上設計寬帶截止濾光薄膜，在基底另一面設計全介質二腔超窄帶濾光薄膜，最終可以實現帶寬為1nm的寬帶截止濾光薄膜。
附圖說明
圖1為本發明具體實施方式中K9玻璃的透過率曲線；
圖2為本發明具體實施方式中兩種薄膜材料的折射率；
圖3為本發明具體實施方式中寬帶截止濾光薄膜的透過率曲線；
圖4為本發明具體實施方式中超窄帶濾光薄膜的透過率曲線；
圖5為本發明具體實施方式中寬帶截止超窄帶濾光片的透過率曲線。
具體實施方式
為使本發明的目的、內容、和優點更加清楚，下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。
本發明具體實施方式公開一種532nm寬帶截止(200nm-530nm和534nm-900nm)超窄帶(帶寬～1nm)濾光片，基底材料為K9玻璃(280nm以下截止)。K9玻璃的透過率曲線如圖1所示。
基底的兩個表面分別記為A面和B面。在基底的A面具有寬帶截止濾光薄膜，截止帶寬為280nm-480nm和580nm-900nm。高折射率材料H選擇為Ta2O5，低折射率材料L選擇為SiO2。兩種薄膜材料對於不同波長的折射率，如圖2所示。膜繫結構為：基底/(0.26H 0.52L0.26H)^16(0.32H 0.64L 0.32H)^16(0.4H 0.8L 0.4H)^16(0.6L 1.2H0.6L)^16(0.72L 1.44H 0.72L)^16(0.86L 1.72H 0.86L)^16/空氣。A面的寬帶截止濾光薄膜的透過率曲線，如圖3所示。在基底的B面具有全介質二腔超窄帶濾光薄膜(帶寬1nm)，膜繫結構為：基底/L(HL)^6 6H(LH)^6L(HL)^6 6H(LH)^6L H L/空氣。B面的超窄帶濾光薄膜的透過率曲線，如圖4所示。
將寬帶截止濾光薄膜透過率曲線與超窄帶濾光薄膜透過率曲線相結合，可以獲得532nm寬帶截止超窄帶濾光片。寬帶截止超窄帶濾光片的透過率曲線，如圖5所示。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本發明的保護範圍。