[发明专利]通带滤光片的设计和制造方法

说明书

技术领域

本发明的技术领域是光学薄膜领域，是关于光学薄膜的设计和制备方法。

背景技术

含有多腔的Fabry-Perot结构的通带滤光片应用非常广泛，可应用于光通信的DWDM系统、CWDM系统、光学仪器、医疗仪器等。多腔的F-P结构的滤光片，通常是由?λ₀光学厚度 (λ₀为通带滤光片的中心波长）或其整数倍的高低折射率材料交叠而成，因为高低折射率材料之间的误差相互补偿，所以多层?λ₀光学厚度的通带滤光片的控制，最有效的常用方法是极值法。

发明内容

一种通带滤光片从设计到控制的方法，此方法用于通带滤光片的设计与制造，可以抑制通带波纹的产生，提高产品品质。

现有技术的描述

多腔的F-P结构的滤光片，通常是由?λ₀光学厚度或其整数倍的高低折射率材料交叠而成，这种多腔结构F-P滤光片的相邻谐振腔之间的连接层(又名耦合层)的厚度也是?λ₀光学厚度或其奇数倍。为了消除通带波纹，只有最前二层或最后二层(几层)是非?λ₀光学厚度，因为高低折射率材料之间的误差相互补偿，所以多层?λ₀光学厚度的通带滤光片的控制，最有效的常用方法是极值法。但是，这种设计和控制方法存在一个问题：通带波纹在很多情况下无法消除，通过调节膜系的结构（F-P对称结构的层数）可以改善，但是对于一个给定带宽和矩形度的通带滤光片，通带波纹更难消除。

新技术的描述

新技术是在现有技术的基础上发展而成。现有技术的相邻谐振腔之间的连接层(耦合层)均为?λ₀光学厚度或其奇数倍，新技术改耦合层为复合耦合层。复合耦合层由连接层及其前后一层或几层构成，内含优化的非?λ₀光学厚度层，此处除连接层以外的层可以由原有相邻层优化而成，也可以增加新层。在控制时，各?λ₀光学厚度层采用极值法控制，复合耦合层各层采用几何法或比例法控制，通过优化复合耦合层各层厚度，使其最后一层非?λ₀光学厚度层完成时，光量变化正好处于极值点的位置，也就是说，复合耦合层最后一层也可采用极值法监控，这样，后续?λ₀光学厚度层就可以继续采用极值法控制了。本发明采用复合耦合层，通过优化厚度，达到高低折射率材料之间的误差补偿，即达到了消除通带波纹的目的，又解决了膜系的中间（此处不含膜系的最前和最后几层）含有非?λ₀光学厚度层不能用极值法监控的问题，使直接法可以全程监控整个膜系的生长过程。本发明使得给定带宽和矩形度的通带滤光片的生产变得很容易实现。

附图说明

图1 只有后两层为优化的非?λ₀光学厚度的设计，即典型的现有技术的透过率曲线。

图2 本发明的透过率曲线，其中含有优化的非?λ₀光学厚度的复合耦合层。

图3 采用直接法监控时，现有技术的多腔F-P结构滤光片的光量信号变化图。

图4 采用直接法监控时，本发明的多腔F-P结构滤光片光量信号变化图。

图5 采用直接法监控时，复合耦合层的光量信号变化图。

具体实施例

一个典型的多腔F-P结构的滤光片设计，即典型的现有技术设计：基板/HL6HLHLHL6HLHLHLHL6HLHLHLHL6HLHLHLHL6HLHLHLHL6HLHLHLHL6HLHLHLHL6HLHLHLHL6HLHLHL6H1.4866L0.3183H/空气，只有最后两层为优化的非?λ₀光学厚度的设计。H代表高折射率Ta₂O₅材料，L代表低折射率SiO₂材料，1H和1L为一个?λ₀光学厚度，λ₀=625nm。

图1为典型的多腔的F-P结构的滤光片（现有技术）透过率曲线。