滤光片制造技术

本申请公开了一种滤光片。该滤光片的一具体实施方式包括基底和设置在所述基底的第一面外侧的第一膜系，所述第一膜系包括高折射率膜层、低折射率膜层和匹配膜层；所述匹配膜层的材料包括氮掺杂硅锗混合物，所述氮掺杂硅锗混合物的化学式为SixGe1‑xNy，其中，0≤x≤1，0

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【技术实现步骤摘要】
滤光片
本公开涉及光学元件领域，更具体的，涉及一种近红外滤光片。
技术介绍
近红外窄带滤光片可以应用于人脸识别系统、手势识别系统、激光雷达及智能家电等，前述这些系统或设备工作时，近红外窄带滤光片经常接收到倾斜入射的光线。近红外窄带滤光片通常包括基底，基底的两面镀上多层膜形成膜系，近红外窄带滤光片具有对应光线的通带，通带波段对应的光大部分可以通过近红外窄带滤光片，非通带波段的光大部分被截止。业内需要一种具有优良滤光性能的滤光片以提高成像质量。
技术实现思路
为解决或部分解决现有技术中的上述缺陷，本申请的实施例提出了滤光片及制造滤光片的方法。本申请的实施例还提供了光学系统。本申请的实施例提供了一种滤光片，所述滤光片包括基底和设置在所述基底的第一面外侧的第一膜系，所述第一膜系包括高折射率膜层、低折射率膜层和匹配膜层；所述匹配膜层的材料包括氮掺杂硅锗混合物，所述氮掺杂硅锗混合物的化学式为SixGe1-xNy，其中，0≤x≤1，0<y≤0.1，在780nm至3000nm波长范围内，所述高折射率膜层的折射率大于所述低折射率膜层的折射率，所述匹配膜层的折射率不等于其相邻的膜层的折射率。在一个实施方式中，对应780nm至1200nm波长范围，所述滤光片具有通带，当光线的入射角由0°变为30°时，所述通带的中心波长的漂移量不大于16nm。在一个实施方式中，所述滤光片的通带具有对应p光的中心波长和对应s光的中心波长，当光线的入射角为30°时，对应p光的中心波长与对应s光的中心波长之间的漂移不大于5nm。在一个实施方式中，所述滤光片的通带的平均透过率不小于93％。在一个实施方式中，对应780nm至1200nm波长范围内，所述高折射率膜层的折射率大于3，所述低折射率膜层的折射率小于3，所述匹配膜层的折射率位于1.7至4.5之间。在一个实施方式中，所述氮掺杂硅锗混合物还可进一步掺杂氢，化学式为SixGe1-xNy:Hz，其中，0≤x≤1，0<y≤1，z≤1，其至少一部分为非晶态氢化掺氮硅锗混合物α-SixGe1-xOy:Hz。在一个实施方式中，所述氮掺杂硅锗混合物还包括辅助成分，所述辅助成分包括氧、硼或磷中的一种或多种，所述辅助成分中各原子数与硅原子数之比小于10％。在一个实施方式中，所述高折射率膜层的材料包括SiwGe1-w:Hv，其中，0≤w≤1，0≤v≤1。在一个实施方式中，所述低折射率膜层的材料包括SiO2、Si3N4、Ta2O5、Nb2O5、TiO2、Al2O3、SiCN、SiC中的一种或多种的混合物在一个实施方式中，所述基底还包括与所述第一面背对的第二面，所述滤光片还包括设置在所述基底的第二面外侧的第二膜系；所述第二膜系为长波通膜系或宽带通膜系，所述第一膜系为窄带通膜系；所述第二膜系的通带覆盖所述第一膜系的通带。在一个实施方式中，第一膜系的厚度和第二膜系的厚度之和小于12μm。在一个实施方式中，所述第二膜系为长波通膜系，对应350nm至1200nm波长范围内，所述窄带通膜系具有通带，所述长波通膜系具有通带和截止带，所述长波通膜系的通带覆盖所述窄带通膜系的通带；所述长波通膜系的截止带的截止度不低于所述窄带通膜系的对应波段的截止度。在一个实施方式中，所述第二膜系为宽带通膜系，对应780nm至1200nm波长范围，所述窄带通膜系具有通带，所述宽带通膜系具有通带，所述宽带通膜系的通带覆盖所述窄带通膜系的通带；对应小于780nm的波长范围，所述宽带通膜系的平均截止度不低于所述窄带通膜系的平均截止度。在一个实施方式中，沿背离所述基底的方向，所述第一膜系的结构形式为以下结构形式中的一种：(L3-L1-L3-L2)s-L3-L1；(L1-L3)2-(L2-L3-L1-L3)s-L1-L3；(L1-L3)s–(L2-(L1-L3)p-L1-L2)q-(L1-L3)rL1；(L3-L1)s–(L2-(L1-L3)p-L1-L2)q-(L3-L1)rL3-L1-(L2-(L1-L3)t-L1-L2)n；(L3-L1)s–(L3-L1)rL3-(L2-(L1-L3)p-L1-L2)q-(L3-L1)rL3-(L2-(L1-L3)t-L1-L2)n-(L3-L1)r，所述第一膜系的结构形式中，L1代表高折射率膜层，L3代表第一低折射率膜层，L2代表匹配膜层，p、q、r、s代表括号内的结构形式重复的次数，p、q、r、s为大于或等于0的整数。第二方面，本申请的实施例提供了一种光学系统，该光学系统可包括红外图像传感器和前述的滤光片，滤光片设置于红外图像传感器的感光侧。本公开的实施例提供的滤光片，该滤光片的第一膜系包括高折射率膜层、匹配膜层和低折射率膜层，匹配膜层的材料为该掺氮硅锗混合物以适于匹配高折射率膜层或低折射率膜层。具体是通过在硅锗混合物中掺杂氮原子，使锗元素(或者，硅元素)与其他元素的键合方式改变，其氮元素的摩尔数不到硅元素摩尔数和锗元素摩尔数之和的10％，不同的掺氮含量对材料的折射率影响不同，详见下图折射率与掺氮关系图。根据不同的产品或客户光学规格要求，调整掺氮数量进而制造出合适的中折射率材料用作F-P结构的膜料或匹配层的膜料或。通过匹配膜层与其它膜层配合，使本申请提供的滤光片在对应不同角度入射光线时，滤光片的通带的带宽变化小。设置有此滤光片的光学系统，其信噪比高、数据的质量高，或者说，在同样的信噪比要求下，光学系统的其它部件可以具有更高的设计裕量。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本公开的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1示出了根据本申请实施例的滤光片示意性结构图；图2a和图2b分别示出了根据本申请实施例的匹配层的折射率曲线和消光系数曲线；图3示出了根据本申请实施例一的透过率波长曲线；图4示出了根据本申请实施例二的透过率波长曲线；图5示出了根据本申请实施例三的透过率波长曲线；以及图6示出了根据本申请实施例的光学系统示意性结构图。具体实施方式为了更好地理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。应注意，在本说明书中，第一、第二、第三等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制。因此，在不背离本申请的教导的情况下，下文中讨论的第一膜系也可被称作第二膜系。反之亦然。在附图中，为了便于说明，已稍微调整了部件的厚度、尺寸和形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。例如，第一膜系的厚度和第二膜系的厚度并非按照实际生产中的比例。如在本文中使用的，用语“大致”、“大约”以及类似的用语用作表近似的用语，而不用作表程度的用语，并且旨在说明将由本领域普通技术人员认识到的、测量值或计算值中的固有偏差。还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其它特征、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种滤光片，其特征在于，所述滤光片包括基底和设置在所述基底的第一面外侧的第一膜系，所述第一膜系包括高折射率膜层、低折射率膜层和匹配膜层；所述匹配膜层的材料包括氮掺杂硅锗混合物，所述氮掺杂硅锗混合物的化学式为SixGe1‑xNy，其中，0≤x≤1，0<y≤0.1，在780nm至3000nm波长范围内，所述高折射率膜层的折射率大于所述低折射率膜层的折射率，所述匹配膜层的折射率不等于其相邻的膜层的折射率。

【技术特征摘要】
1.一种滤光片，其特征在于，所述滤光片包括基底和设置在所述基底的第一面外侧的第一膜系，所述第一膜系包括高折射率膜层、低折射率膜层和匹配膜层；所述匹配膜层的材料包括氮掺杂硅锗混合物，所述氮掺杂硅锗混合物的化学式为SixGe1-xNy，其中，0≤x≤1，0<y≤0.1，在780nm至3000nm波长范围内，所述高折射率膜层的折射率大于所述低折射率膜层的折射率，所述匹配膜层的折射率不等于其相邻的膜层的折射率。2.根据权利要求1所述的滤光片，其特征在于，对应780nm至1200nm波长范围，所述滤光片具有通带，当光线的入射角由0°变为30°时，所述通带的中心波长的漂移量不大于16nm。3.根据权利要求2所述的滤光片，其特征在于，所述滤光片的通带具有对应p光的中心波长和对应s光的中心波长，当光线的入射角为30°时，对应p光的中心波长与对应s光的中心波长之间的漂移不大于5nm。4.根据权利要求2所述的滤光片，其特征在于，所述滤光片的通带的平均透过率不小于93％。5.根据权利要求1所述的滤光片，其特征在于，对应780nm至1200nm波长范围内，所述高折射率膜层的折射率大于3，所述低折射率膜层的折射率小于3，所述匹配膜层的折射率位于1.7至4.5之间。6.根据权利要求1所述的滤光片，其特征在于，所述氮掺杂硅锗混合物还可进一步掺杂氢，化学式为SixGe1-xNy:Hz，其中，0≤x≤1，0<y≤1，z≤1，其至少一部分为非晶态氢化掺氮硅锗混合物α-SixGe1-xOy:Hz。7.根据权利要求1所述的滤光片，其特征在于，所述氮掺杂硅锗混合物还包括辅助成分，所述辅助成分包括氧、硼或磷中的一种或多种，所述辅助成分中各原子数与硅原子数之比小于10％。8.根据权利要求1所述的滤光片，其特征在于，所述高折射率膜层的材料包括SiwGe1-w:Hv，其中，0≤w≤1，0≤v≤1。9.根据权利要求1所述的滤光片，其特征在于，所述低折射率膜层的材料包括SiO2、Si3N4、Ta2O5、Nb2O5、TiO2、Al2O3、SiCN...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈策，丁维红，方叶庆，杨伟，肖念恭，
申请(专利权)人：信阳舜宇光学有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41