光谱成像标定系统中干涉截止滤光片技术方案

光谱成像标定系统中干涉截止滤光片涉及光谱成像领域，通过干涉截止滤光片完成了光谱成像标定系统中薄膜器件的设计。选择K9玻璃作为基片材料，五氧化二钽(Ta2O5)和二氧化硅(SiO2)为高、低折射率材料。根据光学薄膜基础理论，结合Essential Macleod膜系设计软件实现了膜层的设计，该研究具有重要的实际意义和工程价值。工程价值。工程价值。

【技术实现步骤摘要】
光谱成像标定系统中干涉截止滤光片


[0001]本专利技术涉及光谱成像领域，具体涉及一种光谱成像标定系统中干涉截止滤光片。

技术介绍

[0002]高光谱成像技术能够同时获取目标场景的空间结构特征和光谱特征等丰富信息。随着卫星遥感、生物医学诊断、海洋检测和搜救、农林业监测和分类、军事伪装识别等领域对光谱和成像特征信息的重大需求，高光谱成像技术的基础研究与工程应用转化越来越受到各个国家的高度重视。国内外专家对成像系统中带通滤光片的反射、透射、吸收和散射等特性进行了深入研究。但对光谱成像标定系统中薄膜器件的研究还鲜有报道。

技术实现思路

[0003]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种光谱成像标定系统中干涉截止滤光片，弥补了光谱成像标定系统中薄膜器件的技术空白。
[0004]本专利技术解决技术问题所采用的技术方案如下：
[0005]光谱成像标定系统中干涉截止滤光片，该滤光片上镀膜；所述镀膜滤光片的透射波长为400～740nm，透射率大于99.5％；截止波长为350～380nm，透射率小于1％；所述滤光片的材料为K9玻璃。
[0006]优选的，所述镀膜滤光片的薄膜材料为Ta2O5和SiO2。
[0007]优选的，所述Ta2O5薄膜沉积时衬底温度为250℃，真空度为2.0
×
10
‑3Pa，沉积率为0.3nm
·
s
‑1。
[0008]优选的，所述SiO2薄膜沉积时衬底温度为250℃，真空度为2.0
×
10
‑3Pa，沉积率为0.7nm
·
s
‑1。
[0009]优选的，所述SiO2薄膜的入射波长为403.65nm时，折射率为1.48，吸收系数为0.00015；入射波长为451.47nm时，折射率为1.48，吸收系数为0.00003；入射波长为503.59nm时，折射率为1.47，吸收系数为0.00029；入射波长为576.37nm时，折射率为1.47，吸收系数为0.00027；入射波长为666.72nm时，折射率为1.46，吸收系数为0.00015；入射波长为808.6nm时，折射率为1.46，吸收系数为0.00031。
[0010]优选的，所述Ta2O5薄膜的入射波长为250nm时，折射率为2.65，吸收系数为0.00089；入射波长为300nm时，折射率为2.5，吸收系数为0.00077；入射波长为350nm时，折射率为2.3，吸收系数为0.00076；入射波长为400nm时，折射率为2.2，吸收系数为0.00075；入射波长为450nm时，折射率为2.15，吸收系数为0.00044；入射波长为1000nm时，折射率为2.1，吸收系数为0.00029；入射波长为2000nm时，折射率为2.1，吸收系数为0.00032。
[0011]本专利技术的有益效果是：通过干涉截止滤光片完成了光谱成像标定系统中薄膜器件的设计。选择K9玻璃作为基片材料，五氧化二钽(Ta2O5)和二氧化硅(SiO2)为高、低折射率材料。根据光学薄膜基础理论，结合Essential Macleod膜系设计软件实现了膜层的设计，该研究具有重要的实际意义和工程价值。
附图说明
[0012]图1本专利技术光谱成像标定系统光路图。
[0013]图2本专利技术减反射膜理论设计曲线。
[0014]图3本专利技术干涉截止滤光片理论设计曲线。
具体实施方式
[0015]下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步详细说明。
[0016]光谱成像标定系统光路图如图1所示。光谱成像标定系统中干涉截止滤光片，该滤光片上镀膜；所述镀膜滤光片的透射波长为400～740nm，透射率大于99.5％；截止波长为350～380nm，透射率小于1％；所述滤光片的材料为K9玻璃。
[0017]光源为光谱成像标定系统提供测试所需的高亮度宽带光源。通过单色仪对光源产生的宽带光源进行窄带滤波，以产生波长可调的准单色光场。在单色仪的出射狭缝前放置光束耦合透镜，将光耦合进光纤入射端，通过调节光纤以及透镜的位置，保证耦合进光纤的能量最大。干涉截止滤光片使350～380nm范围的光束截止，400～740nm范围的光束透过。光束经散射系统形成一幅二维空间信息和一维光谱信息混叠的散斑图样，散斑图成像于面阵光电探测器CCD上得到探测信号，再根据数据和标定数据得到光谱图像。
[0018]根据光谱成像标定系统对成像光谱范围的要求，干涉截止滤光片的技术指标如表1所示。
[0019]表1干涉截止滤光片技术指标
[0020][0021]依据物理气象沉积的基础理论，对于k(k＝1,2,3,
…
)层膜结构，膜层与基片的特征矩阵为
[0022][0023]式中，η
j
为第j层薄膜材料的有效导纳，η
g
为基底材料的有效导纳，σ
j
为第j层膜的位相厚度，薄膜反射率为
[0024][0025]式中，η0为入射介质的有效导纳。
[0026]综合考虑光学薄膜在面形精度、附着力、温度、湿度和反射率方面的要求，选择n＝2.15@450nm的Ta2O5为高折射率材料，n＝1.48@450nm的SiO2为低折射率材料，镀膜材料物理参数如表2所示。
[0027]利用Essential Macleod膜系设计软件对光学薄膜进行仿真模拟。为了提高400～740nm波长处的透过率，需要先在K9玻璃上镀制减反射膜，软件优化后得到的理论设计曲线
如图2所示。
[0028]表2镀膜材料及物理参数
[0029][0030][0031]干涉截止滤光片优化后得到的膜系公式为Air/0.32H 1.2L 0.95H 0.93L 0.85H 1.55L 0.74H 1.21L H 1.37L 0.72H 1.42L 1.02H 1.16L 0.79H 1.62L 0.87H 1.12L 0.91H 1.62L 0.75H 1.16L 1.08H 1.4L 0.65H 1.43L 1.12H 1.02L 0.7H 1.83L 0.8H 0.55L 1.46H 2.18L/Sub，式中Air为空气，H为Ta2O5，L为SiO2，Sub为K9玻璃。将前、后表面膜系数据导入膜系设计软件中，得到该倍频分离膜的理论光谱透过率曲线如图3所示。设计结果表明：350～380nm范围的反射率为99.99％，400～740nm范围的反射率为0.28％。
[0032]该实验是在OZZSQ900型箱式真空镀膜机上完成的，当真空度达到2.0
×
10
‑3Pa时给基片加温，待温度达250℃时维持30min，开启离子源轰击5min后开始蒸镀，Ta2O5和SiO2沉积工艺参数如表3所示。
[0033]表3Ta2O5和SiO2沉积工艺参数
[0034][0035]将镀膜样品进行环境测试，测试结果如下：在附着力试验中，以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.光谱成像标定系统中干涉截止滤光片，其特征在于，该滤光片上镀膜；所述镀膜滤光片的透射波长为400～740nm，透射率大于99.5％；截止波长为350～380nm，透射率小于1％；所述滤光片的材料为K9玻璃。2.根据权利要求1所述的光谱成像标定系统中干涉截止滤光片，其特征在于，所述镀膜滤光片的薄膜材料为Ta2O5和SiO2。3.根据权利要求2所述的光谱成像标定系统中干涉截止滤光片，其特征在于，所述Ta2O5薄膜沉积时衬底温度为250℃，真空度为2.0
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‑3Pa，沉积率为0.3nm
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s
‑1。4.根据权利要求2所述的光谱成像标定系统中干涉截止滤光片，其特征在于，所述SiO2薄膜沉积时衬底温度为250℃，真空度为2.0
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‑3Pa，沉积率为0.7nm
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‑1。5.根据权利要求2所述的光谱成像标定系统中干涉截止滤光片，其特征在于，所述SiO2薄膜的入射波长为403.65nm时，折射率为1.48...

【专利技术属性】
技术研发人员：阚晓婷，
申请(专利权)人：长春电子科技学院，
类型：发明
国别省市：