荧光分析用消偏振分色滤光片制造技术

本发明专利技术属滤光片领域，尤其涉及一种荧光分析用消偏振分色滤光片，由基底及高陡度消偏振膜系构成；其中，高陡度消偏振膜系在45度入射的条件下具备以下特征：透射区和截止区之间的波长范围小于10nm；透射区范围达到300nm以上；P光、S光在T＝50％TPK处的偏振分离度小于1nm；所述高陡度消偏振膜系基本结构为：S|(αHβMγLβMαH)^n|A；其中：S为玻璃基底；A为空气；H为高折射率材料；L为低折射率材料；M为适合的中间折射率材料；H、L、M均为光学厚度为λ0/4；α、β、γ分别表示不同材料的匹配系数；n为循环次数。本发明专利技术在45度入射时具有高陡度，宽透射带，小的偏振分离度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属滤光片领域，尤其涉及一种用于二向分色镜的消偏振膜系，该膜系在倾 斜入射条件下，具备截止陡度高，偏振分离度小，长波透射区宽等特点的荧光分析用消偏振 分色滤光片，主要应用于荧光检测领域。
技术介绍
二向分色镜是荧光检测仪器光路系统中的重要光学元件之一，主要作用是改变光 线方向和分离光谱。它的光谱指标主要体现在截止陡度提高和透射区展宽两个方面。 在常规的荧光检测系统中的滤光片组一般由激发片、发射片、二向分色镜三个滤 光片组成，共同起到分离激发光和荧光的作用。其中，激发片和发射片的光谱位置越近，能 量利用率越高，检测到的荧光信号越强。提高二向分色镜的陡度是保证激发片和发射片光 谱位置足够接近进而提高检测光的亮度的重要前提之一，而展宽透射区可以在特定的应用 中包容更多的检测通道。由于二向分色镜在系统中处于45度入射的工作状态，常规膜系会产生较大的偏 振分离，而这种分离恰恰制约了截止陡度的提高，因此如何实现更好的消偏振设计显得尤 为重要。现有的设计方法一般包含以下几种： 1、（1. 5LH1. 5L)~n:消偏振效果较好，截止区和透射区范围有限（参见图1所示）。 2、基于带通膜系的单侧消偏振膜系：陡度高，消偏振效果好，长波区透射范围有限 (参见图2所示）。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术的不足之处而提供一种在45度入射时具有高陡度，宽 透射带，小的偏振分离度的荧光分析用消偏振分色滤光片。 为解决上述技术问题，本专利技术是这样实现的： -种荧光分析用消偏振分色滤光片，由基底及高陡度消偏振膜系构成；其中，高 陡度消偏振膜系在45度入射的条件下具备以下特征：透射区和截止区之间的波长范围小 于10nm;透射区范围达到300nm以上；P光、S光在T= 50%TPK处的偏振分离度小于lnm〇 作为一种优选方案，本专利技术所述高陡度消偏振膜系基本结构为：S|(αΗβΜγ?βΜαΗ)~n|A 其中：S为玻璃基底；A为空气；H为高折射率材料；L为低折射率材料；M为适合的 中间折射率材料；H、L、M均为光学厚度为人。/4;α、β、γ分别表示不同材料的匹配系数； η为循环次数。进一步地，本专利技术所述的高折射率材料Η及低折射率材料L采用Ti02、Ta205、Nb205、 Hf02SSiOJ莫料。 进一步地，本专利技术所述Μ材料为H、L两种材料按比例组合而成，其折射率在1. 6~ 1. 9之间。 本专利技术在45度入射时具有高陡度，宽透射带，小的偏振分离度。与现有技术相比， 本专利技术具有如下特点： 1、高陡度，满足透射区（T>90% )和截止区（T〈2% )之间的波长范围小于10nm。 2、宽透射带，满足透射区（T>90% )范围达到300nm以上。 3、小的偏振分离度，P光、S光在T= 50%TPK处的偏振分离度小于lnm。【附图说明】 下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术作进一步说明。本专利技术的保护范围不仅局 限于下列内容的表述。 图1为现有二向分色镜一种消偏振设计曲线； 图2为现有二向分色镜另一种消偏振设计曲线； 图3为本专利技术膜层结构示意图； 图4为本专利技术结构设计曲线，透射带宽度达到350nm以上； 图5为本专利技术设计曲线的局部放大图，透射带到反射带间距只有8nm，偏振分离度 小于0· 5nm〇【具体实施方式】 如图所示，荧光分析用消偏振分色滤光片，由基底及高陡度消偏振膜系构成；其 中，高陡度消偏振膜系在45度入射的条件下具备以下特征：透射区和截止区之间的波长范 围小于10nm;透射区范围达到300nm以上；P光、S光在T= 50%TPK处的偏振分离度小于 lnm〇 本专利技术所述高陡度消偏振膜系基本结构为：S|(αΗβΜγ?βΜαΗ)~n|A 其中：S为玻璃基底；A为空气；H为高折射率材料；L为低折射率材料；M为适合的 中间折射率材料；H、L、M均为光学厚度为人。/4 ;α、β、γ分别表示不同材料的匹配系数； η为循环次数。 本专利技术所述的高折射率材料Η及低折射率材料L采用Ti02、Ta205、Nb205、！1?)2或 SiOj莫料。 本专利技术提出一种采用高、中、低三种材料的五层循环的匹配膜系，其结构如下：S|(αΗβΜγ?βΜαΗ)~n|A 其中：S为玻璃基底（熔融石英或者BK7)，A为空气，H代表高折射率材料，M代表适 合的中间折射率材料，L代表低折射率材料，η代表循环次数，其值越大截止陡度越好。α、 β、γ分别表示不同材料的匹配系数，决定消偏振程度和透射区展宽度。 本专利技术改变常规设计中将物理厚度d作为唯一改变量的做法，引入任意中间折射 率材料NM这一变量，根据聚集密度模型实现由选定的H、L的光学常数拟合中间折射率材 料Μ的光学常数，大大提高了设计的灵活性。聚集密度公式为：Nm=PNh+(1-P)Nl 其中NM为最终所需折射率；NH为高折射率材料;为低折射率材料;P为比例系 数。 采用此方法设计的二向分色镜可以在保证长波足够宽的透射带的前提下很好地 解决了倾斜入射中的偏振分离问题，同时大大提高了分光陡度，很好地满足应用需求。 设计实例： 本膜系可以根据基本结构，按实际需求选择高、低两种材料、合适的共镀比例系数 (P)以及合适的循环次数（η)实现。如：Η材料：Nb205;L材料：Si02;P= 17. 6%;η= 25 利用计算机软件对设定目标值进行优化求解，根据实际计算结果，去除极薄层，获 得最终膜系。设计中各层物理厚度分布见表一， 表一采用H:Nb205、Μ:Η和L组合材料、L:Si02三种材料设计优化后的物理厚度分 布：表一 可以理解地是，以上关于本专利技术的具体描述，仅用于说明本专利技术而并非受限于本 专利技术实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本专利技术进行 修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本专利技术的保护范围之 内。【主权项】1. 一种荧光分析用消偏振分色滤光片，其特征在于，由基底及高陡度消偏振膜系构 成；其中，高陡度消偏振膜系在45度入射的条件下具备以下特征：透射区和截止区之间的 波长范围小于IOnm ;透射区范围达到300nm以上；P光、S光在T = 50% Tpk处的偏振分离 度小于Inm02. 根据权利要求1所述的荧光分析用消偏振分色滤光片，其特征在于：所述高陡度消 偏振膜系基本结构为： S I ( a H P M y L P M a H) n IA 其中：S为玻璃基底；A为空气；H为高折射率材料；L为低折射率材料；M为适合的中间 折射率材料；H、L、M均为光学厚度为A。/4 ; a、P、Y分别表示不同材料的匹配系数；n为 循环次数。3. 根据权利要求2所述的荧光分析用消偏振分色滤光片，其特征在于：所述的高折射 率材料H及低折射率材料L采用Ti02、Ta 205、Nb205、HfO2S SiO J莫料。4. 根据权利要求3所述的荧光分析用消偏振分色滤光片，其特征在于：所述M材料为 H、L两种材料按比例组合而成，其折射率在1.6~1.9之间。【专利摘要】本专利技术属滤光片领域，尤其涉及一种荧光分析用消偏振分色滤光片，由基底及高陡度消偏振膜系构成；其中，高陡度消偏振膜系在45度入射的条件下具备以下特征：透射区和截止区之间的波长范围小于10nm；透射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种荧光分析用消偏振分色滤光片,其特征在于，由基底及高陡度消偏振膜系构成；其中，高陡度消偏振膜系在45度入射的条件下具备以下特征：透射区和截止区之间的波长范围小于10nm；透射区范围达到300nm以上；P光、S光在T＝50％TPK处的偏振分离度小于1nm。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：任少鹏，高鹏，赵帅峰，胡雯雯，吴增辉，阴晓俊，
申请(专利权)人：沈阳仪表科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21