[发明专利]低角度效应的窄带滤光片

说明书

技术领域

本发明涉及滤光片，尤其涉及一种低角度效应的窄带滤光片。

背景技术

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。

发明内容

本发明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：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。

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。

本发明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为本发明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；

图3为本发明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；

图4为本发明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：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。