[发明专利]一种高截止、低波纹的准矩形窄带滤光片

说明书

本发明公开了一种高截止、低波纹的准矩形窄带滤光片，包括基底以及分别设置在基底两侧的主膜系和截止膜系，主膜系和截止膜系均由四个不同等效折射率的法布里‑珀罗滤光片的三重周期膜组成，主膜系优选为G[(HL)⁴H2L3H(LH)⁴L(HL)⁵H2LH(LH)⁵L(HL)⁵H2L3H(LH)⁵L(HL)⁴H2L3H(LH)⁴L]³A，其中，H和L分别表示四分之一波长膜厚的高折射率膜和低折射率膜，高折射率膜为氧化钛、氧化铌或氧化钽，低折射率膜为氧化硅。该滤光片可达到矩形度0.94，通带波纹1.8％，最大截止度为－500dB以上，在高信噪比系统中具有重要的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种高截止、低波纹的准矩形窄带滤光片，以用于可见光至近红外光波段获得极高信噪比的信号，特别是用于光通讯波段、激光1060nm 和半导体固体光源等场合的信息提取和利用。

背景技术

窄带滤光片，是从带通滤光片中细分出来的，其定义与带通滤光片相同，也就是这种滤光片在特定的波段允许光信号通过，而偏离这个波段以外的两侧光信号被阻止，窄带滤光片的通带相对来说比较窄，一般为中心波长值的 5％以下。

窄带滤光片广泛应用于可见光至近红外光区的任何波段上以获取高信噪比的信号，特别是在诸如光通讯波段、激光1060nm和半导体固体光源等作为载波的信息提取和利用中，为了减少误码率，防止目标误判，提高微弱信号的检测能力，必须尽可能地提高系统的信噪比，故工程人员期待着一种高截止、低波纹的准矩形窄带滤光片来实现。

现有技术常采用Fabry-Perot干涉滤光片来提取信号，如单腔滤光片 G(HL)^pH2mL H(LH)^pA和G(HL)^p2mH(LH)^pA，其中，G和A分别代表玻璃基底和空气媒质，(HL)^pH和(HL)^p是反射镜，2mL和2mH是间隔层，p是周期数，m是表示干涉级次的正整数，H和L分别为高、低折射率的四分之一波长膜。这种单腔干涉滤光片不仅截止度很低，而且滤光片通带形状呈三角形，故其信噪比不足1/3，加上透射峰两侧很宽波长截止区的残余透射的背景积分，除非信号源特别强大的场合，否则信号基本上都会被淹没在背景噪声之中，因此，实际使用常常要求用多腔滤光片G[(HL)^pH 2mL H(LH)^pL]^qA 或G[(HL)^p2mH(LH)^pL]^qA，这里，q是腔的数目，腔与腔之间用L耦合。通过设计p、m、q以及H和L的折射率一般可以得到常规应用的滤光片。对高截止滤光片，虽然增加多腔滤光片腔的数目q，截止度可以迅速提高，但是透射通带的波纹也会相应迅速增大，这种截止度和通带波纹之间的矛盾是迄今高性能滤光片设计的最大障碍。

本发明提出一种高截止、低波纹的准矩形窄带滤光片，一方面滤光片具有很高的截止度和很低的通带波纹，另一方面，其通带形状呈近似的矩形，故本发明称其准矩形。这样的滤光片具有极高的信噪比，因而不仅可大大降低信号获取时的误码、误判，而且可以检测到现有技术所无法检测的微弱信号。

发明内容

本发明的目的是提供一种高截止、低波纹的准矩形窄带滤光片，以用于可见光至近红外光区的任一波段上获取极高信噪比的信号，减少信号的误码率，防止目标信号误判，利于实施微弱信号检测。

为此，本发明的构思如下：

首先，提出滤光片的最佳评价参数为矩形度。矩形度是滤光片通带透射率降至峰值的90％时的带宽与降至峰值的50％时的带宽(半宽度)之比，比值越接近于1，矩形度越好。矩形度既包含着通带的信息，又包括着截止带的信息，因为矩形度越大，必定截止度越高，而且如果通带波纹太大，矩形度就会失去意义，所以本发明用矩形度直接评价，既简单方便，又反映真实特性。