一种窄带干涉滤光片制造技术

本发明专利技术公开了一种窄带干涉滤光片，它包括由石英玻璃材料制成的基片，在该基片的上、下表面上分别镀制主峰膜系、截次峰膜系，其中：该主峰膜系为四半波膜系；该截次峰膜系为截次峰膜堆。本发明专利技术窄带干涉滤光片的光学性能好，具有通带透过率高、止带截止深、通带逼近矩形、斜入射漂移小等优点，稳定性高，可靠性高，与主动标志器配合使用，可有效消除阳光及其它杂散光对主动标志器识别带来的干扰，标识精度高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种滤光片，尤指一种窄带干涉滤光片。
技术介绍
干涉滤光片(薄膜干涉滤光片)的设计与研制，一般根据性能要求选择基片材质和膜层材料，用真空镀膜法在基片侧面交替形成具有一定厚度的高折射率或低折射率的金属膜一介质一金属膜，或全介质膜，以构成一种多级串联实心法布里一珀罗干涉仪。目前，在设计窄带干涉滤光片时，通常主要考虑的是通带中心波长、通带宽度和通带透过率，而提高通带透过率一般会降低止带截止深度，反之亦然。一般情况下，若通带透过率高于90%，则止带截止深度一般< 1%。可见，目前很难得到一种既具有高通带透过率，又具有优良止带截止深度的窄带干涉滤光片。另外，窄带干涉滤光片存在斜入射效应，光束斜入射时会导致通带短移、通带透过率降低以及波形变差，而目前在设计与研制窄带干涉滤光片时，大多很少考虑降低斜入射漂移影响的问题，也未涉及漂移补偿的设计。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种窄带干涉滤光片，该窄带干涉滤光片具有通带透过率高、止带截止深、通带逼近矩形、斜入射漂移小等优点，与主动标志器配合使用，可有效消除阳光等无用杂散光对主动标志器识别带来的干扰。为了实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案:一种窄带干涉滤光片，其特征在于:它包括由石英玻璃材料制成的基片，在该基片的上、下表面上分别镀制主峰膜系、截次峰膜系，其中:该主峰膜系为四半波膜系；该截次峰膜系为截次峰膜堆。所述主峰膜系为二氧化硅膜层、五氧化二铌膜层交替层叠而成，所述主峰膜系由至少48层膜层构成，每层该二氧化硅膜层的层厚与所述窄带干涉滤光片四分之一通带中心波长的比值介于0.5至1.5之间，每层该五氧化二铌膜层的层厚与所述窄带干涉滤光片四分之一通带中心波长的比值介于0.5至3.0之间；所述截次峰膜系为二氧化硅膜层、五氧化二铌膜层交替层叠而成，所述截次峰膜系由至少118层膜层构成，每层该二氧化硅膜层的层厚与所述窄带干涉滤光片四分之一通带中心波长的比值介于0.2至2.0之间，每层该五氧化二铌膜层的层厚与所述窄带干涉滤光片四分之一通带中心波长的比值介于0.1至2.0之间。本专利技术的优点是: 本专利技术窄带干涉滤光片的光学性能好，具有通带透过率高、止带截止深、通带逼近矩形、斜入射漂移小等优点，稳定性高，可靠性高，可广泛应用于光电敏感器、光电通信、医学成像、汽车夜视成像、焊缝自动跟踪等系统中，用于光学滤波与杂散光抑制。在实际中，本专利技术窄带干涉滤光片置于摄像装置的镜头前，与主动标志器配合使用，入射本专利技术滤光片的光束通过本专利技术滤光片过滤后被摄像装置采集，在经由成像处理设备进行相应处理后得到的图象中，有效消除了阳光及其它杂散光对主动标志器识别带来的干扰，能很好地完成对主动标志器的识别，且标识精度高，继而完成相对位姿参数测量、寻的跟踪等功能。附图说明图1是本专利技术窄带干涉滤光片的组成示意图；图2是本专利技术窄带干涉滤光片第一实施例的主峰膜系的光学透过率特性曲线图；图3是本专利技术窄带干涉滤光片第一实施例的截次峰膜系的光学透过率特性曲线图；图4是本专利技术窄带干涉滤光片第一实施例的光学透过率特性曲线图；图5是阳光光束以3.6°斜入射本专利技术滤光片时，成像处理设备处理后得到的图象；图6是阳光光束入射本专利技术滤光片的斜入射角大于摄像装置的视场角时，成像处理设备处理后得到的图象。具体实施例方式如图1所示，本专利技术窄带干涉滤光片包括由石英玻璃(JGSl)材料制成的基片10，在该基片10的上、下表面上分别锻制王峰I吴系20、截次峰I吴系30,其中:该王峰I吴系20为四半波膜系，该四半波膜系是指采用四个谐振腔串联的膜系，可改善本专利技术窄带干涉滤光片的矩形系数和止带截止深度；该截次峰膜系30为截次峰膜堆，该截次峰膜堆是指截止的膜系形成的周期结构。该主峰膜系20为低折射率的二氧化硅膜层(由SiO2材料制成)、高折射率的五氧化二铌膜层(由Nb2O5材料制成)交替层叠而成，主峰膜系20由至少48层膜层构成，且在主峰膜系20中，距离基片10最近的膜层为二氧化硅膜层或五氧化二铌膜层，距离基片10最远的膜层为二氧化硅膜层或五氧化二铌膜层，每层该二氧化硅膜层的层厚与本专利技术窄带干涉滤光片四分之一通带中心波长(λ 0/4)的比值介于0.5至1.5之间，例如比值可取0.5、1.0、1.5，每层该五氧化二铌膜层的层厚与本专利技术窄带干涉滤光片四分之一通带中心波长(入。/4)的比值介于0.5至3.0之间，例如比值可取0.5、2.0、3.0。在实际设计中，主峰膜系220的各层二氧化硅膜层的层厚可各不相同，各层五氧化二铌膜层的层厚可各不相同，可通过相应算法对主峰膜系20的各层二氧化硅膜层的层厚以及各层五氧化二铌膜层的层厚进行进一步地厚度优化，以更好地消除通带波纹，使矩形系数小于等于1.5。该截次峰膜系30为低折射率的二氧化硅膜层、高折射率的五氧化二铌膜层交替层叠而成，截次峰膜系30由至少118层膜层构成，且在截次峰膜系30中，距离基片10最近的膜层为二氧化硅膜层或五氧化二铌膜层，距离基片10最远的膜层为二氧化硅膜层或五氧化二铌膜层，每层该二氧化硅膜层的层厚与本专利技术窄带干涉滤光片四分之一通带中心波长(λ 0/4)的比值介于0.2至2.0之间，例如比值可取0.2、1.0,2.0，每层该五氧化二铌膜层的层厚与本专利技术窄带干涉滤光片四分之一通带中心波长(λ V4)的比值介于0.1至2.0之间，例如比值可取0.1,1.0,2.0。在实际设计中，截次峰膜系230的各层二氧化硅膜层的层厚可各不相同，各层五氧化二铌膜层的层厚可各不相同，可通过相应算法对截次峰膜系30的各层二氧化硅膜层的层厚以及各层五氧化二铌膜层的层厚进行进一步地厚度优化，以消除透射区和截止区高透射率尖峰，使止带截止深度在0.01%以下，投射区的透过率大于95%。而在实际中，本专利技术窄带干涉滤光片的通带中心波长λ ^ —般在780nnTll00nm范围内。在本专利技术中，本专利技术选用了 Nb2O5材料，虽然TiO2材料的折射率比Nb2O5更高，但是，TiO2材料的化学稳定性较差，在强辐照条件下，其折射率会发生变化，不能直接用于航天等对稳定性要求高的空间环境中，因而，本专利技术采用了 Nb2O5材料。而Nb2O5与SiO2这两种材料的折射率差大，且它们的化学稳定性和辐照稳定性都很好，所以选用了这两种材料交替层叠的结构设计。而这种交替层叠的结构设计可以有效地降低斜入射时的角度效应，保证波长位置、矩形系数和透过率。在实际设计中，对基片10的厚度没有限制，一般为毫米量级，如在0.3mnT5mm范围内，应根据实际应用条件来确定。基片10的上、下表面在分别镀制主峰膜系20、截次峰膜系30之前，基片10应进行抛光处理。在实际设计中，主峰膜系20、截次峰膜系30的镀制优选采用离子源镀膜工艺(此工艺为公知技术，但工艺中的参数是通过大量实验总结得到的，需要花费创造性的劳动)，从而保证五氧化二铌膜层的吸收性和二氧化硅膜层的致密度，保障二氧化硅膜层与五氧化二铌膜层交替层叠后的应力，实现本专利技术滤光片通带中心波长无漂移，长期的高稳定性和高可靠性。在离子源镀膜工艺中 ，使用的烘烤温度为200°C 30(TC，离子源的参数为:阳极电压22CT270V，阳极电流51A，以使得本专利技术滤光片的通带中心波长漂移可减小到Inm以下。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种窄带干涉滤光片，其特征在于：它包括由石英玻璃材料制成的基片，在该基片的上、下表面上分别镀制主峰膜系、截次峰膜系，其中：该主峰膜系为四半波膜系；该截次峰膜系为截次峰膜堆。

【技术特征摘要】
1.一种窄带干涉滤光片，其特征在于:它包括由石英玻璃材料制成的基片，在该基片的上、下表面上分别镀制主峰膜系、截次峰膜系，其中: 该主峰膜系为四半波膜系； 该截次峰膜系为截次峰膜堆。2.按权利要求1所述的窄带干涉滤光片，其特征在于: 所述主峰膜系为二氧化硅膜层、五氧化二铌膜层交替层叠而成，所述主峰膜系由至少48层膜层构成，每层该二氧化硅膜层的层厚与所述窄带干涉滤光片四分之一通带中心波长的比值介于0.5至1.5之间，每层该五氧化二铌膜层的层厚与所述窄带干涉滤光片四分之一通带中心波长的比值介于0.5至3.0之间； 所述截次峰膜系为二氧化硅膜层、五氧化二铌膜层交替层叠而成，所述截次峰膜系由至少118层膜层构成，每层该二氧化硅膜层的层厚与所述窄带干涉滤光片四分之一通带中心波长的比值介于0.2至2.0之间，每层该五氧化二铌膜层的层厚与所述窄带干涉滤光片四分之一通带中心波长的比值介于0.1至2.0之间。3.按权利要求1所述的窄带干涉滤光片，其特征在于: 对于所述主峰膜系，从距离所述基片最近的膜层开始，所述主峰膜系的各膜层为: 0.947L ；0.801H ；0.967L ；0.974H ；0.976L ；2.004H ；1.016L ；1.065H ；1.092L ；1.081H ；1.023L ；0.849H ；0.828L ；0.783H ；0.933L ；0.944H ；1.0llL ；2.081H ；1.019L ；1.012H ；0.999L ；0.984H ；1.028L ；1.096H ；1.068L ；1.009H ；1.019L ；0.994H ；1.003L ；1.999H ； 1.005L ；1.014H ；1.009L ；0.974H ；0.925L ；0.673H ；1.049L ；1.072H ；1.048L ；0.994H ；0.991L ；1.943H ；0.998L ；1.047H ；1.043L ；1.154H ；1.205L ；0.86H ；1.074L ； 对于所述截次峰膜系，从距离所述基片最近的膜层开始，所述截次峰膜系的各膜层为: 1.027L ；0.48IH ；1.671L ；0.190H ；1.576L ；0.617H ；1.156L ；1.246H ；0.838L ；1.042H ；0.777L ；1.186H ；1.033L ；0.948H ；0.945L ；1.257H ；1.152L ；0.81H ；0.678L ；1.195H ； 1.470L ；1.086H ...

【专利技术属性】
技术研发人员：李金宗，朱兵，李冬冬，周东平，
申请(专利权)人：李金宗，
类型：发明
国别省市：