低角度效应的窄带滤光片制造技术

本发明专利技术公开了一种低角度效应的窄带滤光片。它由高折射率的介质膜－金属膜交替的奇数层膜组成，在基底上依次设有高折射率薄膜、Ａｇ膜、二级次膜厚的高折射率薄膜、Ａｇ膜、二级次膜厚的高折射率薄膜、Ａｇ膜、高折射率薄膜或者在基底上依次设有高折射率薄膜、Ａｇ膜、二级次膜厚的高折射率薄膜、Ａｇ膜、高折射率薄膜，其中，高折射率薄膜材料为：ＴｉＯ↓［２］、Ｔａ↓［２］Ｏ↓［５］、Ｎｂ↓［２］Ｏ↓［５］或ＺｎＳ中的一种或多种，二级次膜厚的高折射率薄膜为ＴｉＯ↓［２］或Ｔａ↓［２］Ｏ↓［５］中的一种或二种。本发明专利技术可实现低角度效应的窄带滤光片，即当滤光片使用于斜入射光或／和大锥角光照明时，不仅中心波长向短波移动少，而且滤光片特性保持良好，突破了现用窄带滤光片不能用于较大入射角和光锥角的限制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及滤光片，尤其涉及一种低角度效应的窄带滤光片。
技术介绍
滤光片广泛应用于光学、光谱学、激光、天文物理学等各个领域。法布里-珀罗干涉滤光片是最简单而又最常用的窄带干涉滤光片，它是1899年出现的法 布里-珀罗干涉仪的基础上经过改进后得到的。尽管今天有许多种滤光片结构， 从材料上分，有金属、金属介质组合和全介质滤光片；从结构上分，有单腔(半 波)、双腔(半波)和多腔(半波)滤光片；此外，还有一种诱导透射滤光片。所有这 些滤光片，其基本原理都是基于光在法布里-珀罗滤光片间隔层中的多次反射后 干涉加强而达到滤光目的的，即在某些波长上干涉加强使透射增强的同时，在 另外的波长区域干涉抵消使透射降低而被抑制。但是很遗憾，这种基于法布里-珀罗干涉原理的滤光片都有一个致命的弱点，即它们都只能用于垂直入射的准 直光中,否则滤光片特性就会明显恶化，即使入射角只有30度也是如此，更有甚 者，当入射光同时具有一定孔径角(光锥角)时，那就更是雪上加霜了。但实际使 用情况恰恰是既非垂直入射光又需要大孔径角收集光，以致这些场合不能使用 这种滤光片或使用效率很低。由于迄今尚没有新的技术解决此问题，所以有时 只好修改光学系统设计，以维持滤光片免强工作。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述问题，提供一种低角度效应的窄带滤光片。低角度效应的窄带滤光片由高折射率的介质膜-金属膜交替的奇数层膜组 成，在基底上依次设有高折射率薄膜、Ag膜、二级次膜厚的高折射率薄膜、Ag 膜、二级次膜厚的高折射率薄膜、Ag膜、高折射率薄膜或者在基底上依次设有 高折射率薄膜、Ag膜、二级次膜厚的高折射率薄膜、Ag膜、高折射率薄膜， 其中，高折射率薄膜材料为Ti02、 Ta205、 Nb20s或ZnS中的一种或多种，二 级次膜厚的高折射率薄膜为1102或Ta205中的一种或二种。所述的基底的材料为玻璃或塑料。高折射率薄膜的厚度为30 80nm。 二级 次膜厚的高折射率薄膜的厚度为150 550nm。 Ag膜的厚度为30 60nm。本专利技术采用另外一种结构的滤光片来实现滤光，这种滤光片并不基于法布 里-珀罗干涉滤光片的干涉原理，它没有间隔层,它是一种高折射率膜与金属膜的 交替膜，高折射率膜层的厚度通常小于滤光片中心波长的四分之一，层数可以5层或7层。为得到较好的滤光片窄带性能，层数多选7层，而且靠中央的两层 高折射率膜层的厚度选为高级次。这种滤光片主要是基于某些波长上金属的吸 收降低而使透射增强的原理。使用这种结构，即使滤光片使用于斜入射光或/和大 锥角光时，不仅滤光片中心波长短移较少，而且仍能保持其特性基本良好，从 而突破了现用窄带滤光片不能用于较大入射角和光锥角的限制。 附图说明图1为低角度效应窄带滤光片的结构示意图；图中基底1、高折射率薄膜 2、 二级次膜厚的高折射率薄膜3、 Ag膜4;图2为本专利技术的低角度效应窄带滤光片(a)与法布里-珀罗单腔干涉滤光片(b) 在垂直入射准直光时的特性比较图3为本专利技术的低角度效应窄带滤光片(a)与法布里-珀罗单腔干涉滤光片(b) 在30度入射角并以20度光锥角入射时的特性比较图4为本专利技术的低角度效应窄带滤光片(a)与法布里-珀罗单腔干涉滤光片(b) 在45度入射角并以30度光锥角入射时的特性比较图。 具体实施例方式如图1所示，低角度效应的窄带滤光片高折射率的介质膜-金属膜交替的奇 数层膜组成，在基底1上依次设有高折射率薄膜2、 Ag膜4、 二级次膜厚的高 折射率薄膜3、 Ag膜4、 二级次膜厚的高折射率薄膜3、 Ag膜4、高折射率薄 膜2或者在基底1上依次设有高折射率薄膜2、 Ag膜4、 二级次膜厚的高折射 率薄膜3、 Ag膜4、高折射率薄膜2，其中，高折射率薄膜材料为Ti02、 Ta205、 Nb20s或ZnS中的一种或多种，二级次膜厚的高折射率薄膜为7102或Ta205中 的一种或二种。所述的基底1的材料为玻璃或塑料。高折射率薄膜2的厚度为30 80nm。 二级次膜厚的高折射率薄膜3的厚度为150 550 nm。 Ag膜4的厚度为30 60nm。每层膜的厚度根据滤光片的中心波长、半宽度和所选高折射率材料的不 同而有所不同，特别是当半宽度要求较小时，靠中心的二层高折射率膜需选用 高级次膜；金属膜常选Ag膜，其厚度由滤光片的中心波长和半宽度决定。使用 这种结构,就可实现低角度效应的窄带滤光片，即当滤光片使用于斜入射光或/和 大锥角光时，不仅滤光片中心波长向短波移动较小，而且特性变化也较小。图2-4是现用法布里-珀罗单腔滤光片与本专利技术的滤光片在不同入射角和光 锥角下的特性比较。两个膜系结构具体为法布里-珀罗13层滤光片GI(HL)SHH(LH力A,H-Ti02,L-Si02,中心波长538nm本专利技术的7层滤光片GIHAg H Ag H AgH |A，H-Ti02 膜厚d:42.432516.6 56 516.6 38 42.4G为基底，A为空气,HH称法布里-珀罗干涉滤光片的间隔层。需要说明的是1). 前面已指出，法布里-珀罗干涉滤光片的种类很多，这里仅以全介质单腔滤光片 为例，因为它是最基本、最简单的结构，相对说来角度效应最小；2).高折射率 材料作为间隔层的角度效应比低折射率间隔层要小，故选高折射率的间隔层； 3).滤光片的角度效应与其半宽度相关，故上述两个滤光片的半宽度设计成相近。图2是滤光片在垂直入射且光锥角为零时的计算结果。可以看出，本专利技术 的滤光片相比于法布里-珀罗干涉滤光片，虽然膜层数少，但是中心波长两侧的 截止度高；另一方面,由于使用了 Ag膜，使中心波长的透射率有所降低。图3是滤光片在30度入射角且光锥角为20度时的计算结果。可以看出， 本专利技术的滤光片相比于法布里-珀罗干涉滤光片，虽然采用了角度效应最小的法 布里-珀罗滤光片结构，但仍具有l).随入射角和光锥角增大，中心波长向短波 移动量较少；2).透射率下降和半宽度增大相对较少，说明s-和p-偏振光分离减 少；3).截止深度优势明显。图4是滤光片在45度入射角且光锥角为30度时的计算结果。可以看出， 法布里-珀罗干涉滤光片已完全失去滤光片的特性，不仅中心波长短移大、峰值 透射率大幅下降、半宽度显著增大，而且更严重的是二侧截止度恶化，因而已 无法作为滤光片使用。但本专利技术的滤光片仍具有较好的滤光性能。本专利技术的窄带滤光片可用于较大入射角和光锥角的系统中，使特性不致于 明显恶化。权利要求1. 一种低角度效应的窄带滤光片，其特征在于滤光片由高折射率的介质膜-金属膜交替的奇数层膜组成，在基底(1)上依次设有高折射率薄膜(2)、Ag膜(4)、二级次膜厚的高折射率薄膜(3)、Ag膜(4)、二级次膜厚的高折射率薄膜(3)、Ag膜(4)、高折射率薄膜(2)或者在基底(1)上依次设有高折射率薄膜(2)、Ag膜(4)、二级次膜厚的高折射率薄膜(3)、Ag膜(4)、高折射率薄膜(2)，其中，高折射率薄膜材料为TiO2、Ta2O5、Nb2O5或ZnS中的一种或多种，二级次膜厚的高折射率薄膜为TiO2或Ta2O5中的一种或二种。2. 根据权利要求1所述的一种低角度效应的窄带滤光片，其特征在于所述 的基底(l)的材料为玻璃或塑料。3. 根据权利要求1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低角度效应的窄带滤光片，其特征在于滤光片由高折射率的介质膜－金属膜交替的奇数层膜组成，在基底（１）上依次设有高折射率薄膜（２）、Ａｇ膜（４）、二级次膜厚的高折射率薄膜（３）、Ａｇ膜（４）、二级次膜厚的高折射率薄膜（３）、Ａｇ膜（４）、高折射率薄膜（２）或者在基底（１）上依次设有高折射率薄膜（２）、Ａｇ膜（４）、二级次膜厚的高折射率薄膜（３）、Ａｇ膜（４）、高折射率薄膜（２），其中，高折射率薄膜材料为：ＴｉＯ↓［２］、Ｔａ↓［２］Ｏ↓［５］、Ｎｂ↓［２］Ｏ↓［５］或ＺｎＳ中的一种或多种，二级次膜厚的高折射率薄膜为ＴｉＯ↓［２］或Ｔａ↓［２］Ｏ↓［５］中的一种或二种。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：顾培夫，陈海星，张梅骄，艾曼灵，
申请(专利权)人：杭州科汀光学技术有限公司，
类型：发明
国别省市：86[]