[发明专利]滤波范围540～760nm的无掺杂层光子晶体光学滤波器及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及光子晶体领域，具体涉及实现对选定频率单色光高透过的一维光子晶体光学滤波器及其该滤波器的制作方法。 

背景技术

自1987年E.Yablonovitch在研究如何抑制自发辐射时和S.John在研究光子局域时分别独立提出光子晶体的概念以来，光子晶体的结构、制备和量子电动力学特性研究开始备受人们关注并得到广泛的研究。早期大部分的研究工作都是集中在二维和三维光子晶体，直到1998年 Fink , Winn , Chigrin 等人的工作才开始了一维光子晶体的研究。一维光子晶体结构简单，易于制造，同时也具备高维光子晶体的性质，得到了广泛的应用。 

光子晶体禁带形成是因为其折射率严格周期性分布，这种严格的周期性结构一旦受到破坏，光子晶体的传输特性将发生改变。常见的一维光子晶体滤波器都是采用掺杂结构的光子晶体，有意地引入特定的掺杂缺陷改变光子晶体严格周期结构，由此种光子晶体制成的滤波器结构不稳定，滤波器效果不明显，不能够广泛制作，并加以推广。 

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供滤波范围540~760nm的无掺杂层光子晶体光学滤波器，采用简单的无掺杂光子晶体结构，只是改变了一次镀膜顺序，大大降低了加工难度和对精度的要求。根据需要透过的单色光频率选择合适的光子晶体结构参数，实现单色光透过的滤波器，对选定频率单色光透过率达到100%的滤波效果。 

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：滤波范围540~760nm的无掺杂层光子晶体光学滤波器，滤波器包括光子晶体层和镜头玻璃，光晶晶体层设置在镜头玻璃表面，光子晶体层由10层D介质层和10层E介质层相互交替叠加构成（DE）₅（ED）₅型复合结构，所述的D为硫化锌，E为氟化镁,其中（DE）₅表示5层D介质和E介质交替叠加构成的复合介质层，其中D介质层的厚度为67.34nm，E介质层的厚度为114.674nm，该复合介质层设置在光子晶体层的内侧，并与镜头玻璃连接；其中（ED）₅表示5层E介质和D介质交替叠加构成的复合介质层，其中D介质层的厚度为67.34nm，E介质层的厚度为114.674nm，该复合介质层设置在光子晶体层外侧。 

所述的D介质层的折射率分别是 ，E介质层的折射率为，D介质层的厚度为,E介质层的厚度为，中心波长取633nm。 

滤波范围540~760nm的无掺杂层光子晶体光学滤波器的制作方法， 

步骤一、取一个镜头玻璃作为基板，将基板双面抛光，备用；

步骤二、将加工好的基板表面进行清洁化处理，采用酸性清洗液和去离子水分别清洗基板，然后将基板置于热板上烘干，温度65°，时间10分钟；

步骤三、将基板放入真空镀膜机中，在其一个表面上进行D介质的镀膜，硫化锌折射率，中心波长取633nm时，其镀膜厚度为，即67.34nm，镀膜后干燥冷却30分钟，然后在基板镀有D介质膜层的表面进行E介质的镀膜，氟化镁的折射率，中心波长取633nm时，其镀膜厚度为，即114.674nm，镀膜后干燥冷却30分钟；

步骤四、按照步骤三的方法交替进行D介质和E介质镀膜，直至镀好4层D介质膜层和4层E介质膜层，在基板上形成结构为（DE）₄的光子晶体复合镀膜层；

步骤五、在光子晶体结构已经镀膜为（DE）₄的基板结构上继续进行D介质硫化锌的镀膜，厚度为67.34nm，干燥冷却30分钟，在基板上形成结构为（DE）₄D的光子晶体复合镀膜层；

步骤六、在基板上光子晶体结构已经镀膜为（DE）₄D的结构上进行E介质氟化镁的镀膜，厚度为229.348nm，在基板上形成结构为（DE）₅E的光子晶体复合镀膜层；

步骤七、按照步骤三的方法交替进行D介质和E介质镀膜，直至镀好5层D介质膜层和4层E介质膜层，在基板上形成结构为（DE）₅（ED）₅的光子晶体复合镀膜层，制得表面设有（DE）₅（ED）₅光子晶体结构的滤波器。

本发明的有益效果是： 

1、采用简单的无掺杂光子晶体结构，只是改变了一次镀膜顺序，大大降低了加工难度和对精度的要求。根据需要透过的单色光频率选择合适的光子晶体结构参数，实现单色光透过的滤波器，对选定频率单色光透过率达到100%的滤波效果。