一种双带通滤光片制造技术

本实用新型专利技术涉及一种双带通滤光片，包括基片和基础膜系结构，基础膜系结构设置在基片上，基础膜系结构由多个高折射率膜层和低折射率膜层交替堆叠而成。基础膜系结构的多个高折射率膜层和低折射率膜层在基片上对称或非对称交替堆叠，形成多个法布里

【技术实现步骤摘要】
一种双带通滤光片


[0001]本技术涉及带通滤光片
，特别涉及一种双带通滤光片。

技术介绍

[0002]带通滤光片在应用系统中的主要作用是截止不需要的光波，从而避免系统接受到过大的噪声。高性能滤光片有针对性的选择光谱波长透过，并截止其他波长的光谱。图1描述了双带通滤光片的截止波长在λ
Lblocking
与λ
Cblocking
以及λ
Rblocking
截止的同时，透过波长为λ
CWL1
和λ
CWL2
的光谱。在实际的滤光片中有着精确的中心波长λ
CWL
，通带带宽PB，插损IL以及截止波长λ
blocking
。光谱带宽范围的(λ
CWL
‑
PB/2)～(λ
CWL
+PB/2)为所需要透过的光谱波长，在这个范围内的插损以及纹波需要满足要求。双带通滤光片的透过光谱范围为(λ
CWL1
‑
PB/2)～(λ
CWL1
+PB/2)和(λ
CWL2
‑
PB/2)～(λ
CWL2
+PB/2)，光谱波长位于λ
Lblocking
和λ
Rblocking
以及λ
Cblocking
范围内的光谱为不需要的光谱。
[0003]光学薄膜在工艺制备上，常采用离子束辅助沉积/离子束溅射/磁控溅射等方式进行加工。在薄膜沉积过程中，如何精确控制膜层是实现高精度光学滤光片的核心。在这个过程中，有两个重要的控制因素：1)膜层在沉积过程中如何保持稳定的沉积速率；2)如何保证膜层的厚度达到要求。
[0004]在离子束辅助沉积过程中，利用电子枪加热膜料，实现膜料的热蒸发，在这过程中利用晶振控制器获取膜层的物理厚度，从而控制膜层的沉积速率。在磁控溅射以及离子束溅射的沉积过程中，通过等离子体轰击靶材，利用弹性碰撞的原理将膜料溅射出来，在这过程中通过控制电源的功率稳定来保证等离子体的浓度，从而实现沉积速率的稳定。
[0005]膜层的厚度可以分为物理厚度，光学厚度两种描述方式。物理厚度指的是物理尺度上的厚度，如100nm等；光学厚度指的是光经过的路程，这涉及到材料的折射率以及光的波长n为光经过的材料的折射率，d为物理厚度，λ为光的波长。
[0006]通常采用H表示高折射率材料的1/4光学厚度，L表示低折射率材料的1/4光学厚度，通过高低折射率材料相互叠加，通过不同的厚度可以获得不同的光谱曲线。
[0007]第m层薄膜在特定波长的光监控无吸收基底材料的情况下，其特征矩阵可以描述为
[0008][0009]其中，n
m
为第m层薄膜的折射率，i为虚数单位，θ
m
为第m层膜层的相位d为该膜层的物理厚度，λ为特定的监控波长。
[0010]而所有的薄膜可以看做一层薄膜，其特征矩阵可以描述为所有膜层特征矩阵的乘积
[0011][0012]那么在监控波长的光测试第m层时的透过率为
[0013][0014]其中,n0为真空对应的折射率，n
s
为监控片材料对应的折射率。
[0015]对于第m层薄膜而言，其透过率对于相位呈现以π为周期的变化，即其光学厚度的周期为1/2波长。因此，在理论上，1/2波长整数倍的膜层在对应的λ(特定的监控波长)被认为是虚镀层。
[0016]传统的双带通滤光片常常使用LPF+Notch+SPF三种结构的叠加设计方案进行加工，膜层数较多，膜层膜厚较厚，使得其过程加工误差较大，良率也较低。

技术实现思路

[0017]为了实现根据本技术的上述目的和其他优点，本技术的第一目的是提供一种双带通滤光片，包括基片和基础膜系结构，所述基础膜系结构设置在所述基片上，所述基础膜系结构由多个高折射率膜层和低折射率膜层交替堆叠而成。
[0018]进一步地，所述基础膜系结构的多个高折射率膜层和低折射率膜层在基片上对称或非对称交替堆叠，形成多个法布里
‑
帕罗腔改进型的级联。
[0019]进一步地，所述法布里
‑
帕罗腔改进型包括多个1/4波长光学厚度的高折射率膜层和多个1/4波长光学厚度的低折射率膜层，1/4波长光学厚度的高折射率膜层与1/4波长光学厚度的低折射率膜层交替堆叠。
[0020]进一步地，所述法布里
‑
帕罗腔改进型还包括1/2波长光学厚度的膜层，所述1/2波长光学厚度的膜层作为虚镀层。
[0021]进一步地，所述法布里
‑
帕罗腔改进型的结构为
[0022](HL)^m(2H)^p(LH)^n(2L)^q(HL)^k
[0023]或(HL)^m(2L)^p(LH)^n(2L)^q(HL)^k
[0024]其中，m,n为整数，m,n,k大于等于1，p,q大于等于0。
[0025]进一步地，所述高折射率膜层由Ta2O5、Nb2O5、TiO2、或其中两种以上的混合物制成。
[0026]进一步地，所述低折射率膜层由SiO2、Al2O3、MgF2中的至少一种制成。
[0027]进一步地，所述基片由二氧化硅材料或硅材料制成。
[0028]进一步地，所述双带通滤光片在所需的两个通带范围内波长的插损大于
‑
0.3db或透过率大于93.3％，在所需的截止波段范围内的隔离度大于
‑
30db。
[0029]与现有技术相比，本技术的有益效果是：
[0030]本技术提供的一种双带通滤光片实现了在特定的波长范围内透过率高，其他波长的截止波段高截止。对比传统的设计方案，本方案的膜层厚度大幅减少并且所需的膜层数也大幅减少，使得该方案还可以应用于干涉仪，成像仪器，检测仪器，数据中心，光通讯，工业激光及波长识别等领域。
[0031]上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技
术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本技术的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
[0032]此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
[0033]图1为实施例1的一种双带通滤光片的光谱性能示意图；
[0034]图2为实施例1的一种双带通滤光片的结构示意图；
[0035]图3为实施例2的双带通滤光片的性能曲线一；
[0036]图4为实施例2的双带通滤光片的性能曲线二；
[0037]图5为实施例3的双带通滤光片的性能曲线一；
[0038]图6为实施例3的双带通滤光片的性能曲线二。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双带通滤光片，其特征在于：包括基片和基础膜系结构，所述基础膜系结构设置在所述基片上，所述基础膜系结构由多个高折射率膜层和低折射率膜层交替堆叠而成，所述基础膜系结构的多个高折射率膜层和低折射率膜层在基片上对称或非对称交替堆叠，形成多个法布里
‑
帕罗腔改进型的级联，所述法布里
‑
帕罗腔改进型包括多个1/4波长光学厚度的高折射率膜层和多个1/4波长光学厚度的低折射率膜层，1/4波长光学厚度的高折射率膜层与1/4波长光学厚度的低折射率膜层交替堆叠。2.根据权利要求1所述的一种双带通滤光片，其特征在于：所述法布里
‑
帕罗腔改进型还包括1/2波长光学厚度的膜层，所述1/2波长光学厚度的膜层作为虚镀层。3.根据权利要求2所述的一种双带通滤光片，...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏炎，李昱，
申请(专利权)人：苏州众为光电有限公司，
类型：新型
国别省市：