[发明专利]基于超宽波长高反射的深截止窄带滤光片及光学仪器

说明书

本发明公开了一种基于超宽波长高反射的深截止窄带滤光片及光学仪器，包括第一基底和第二基底，在第一基底的第一表面上设置双金属‑三诱透滤光片，第二表面上设置全介质窄带滤光片，在第二基底的第一表面上设置双金属‑三诱透改性滤光片，然后将全介质窄带滤光片与第二基底的第二表面用光学胶粘合。双金属‑三诱透滤光片和双金属‑三诱透改性滤光片由两层银膜以及由银膜分隔的前诱透、中诱透和后诱透膜组成。全介质窄带滤光片由二氧化钛和氟化镁交替的多层双半波结构组成。本发明基于金属膜的高反射在超宽波长上实现深截止度和利用介质膜的诱导透射在特定透射带实现高透射率的窄带滤光片，以用于特定要求的微弱光学信号的采集系统。

技术领域

本发明涉及技术领域，具体涉及一种基于超宽波长高反射的深截止窄带滤光片及用于特定要求的微弱光学信号的采集系统。

背景技术

窄带滤光片是微弱光学信号采集系统中常用的器件。为了提高信噪比，最基本的要求是窄带滤光片的截止带必须具备足够深的截止度，而透射带要具有尽可能高的透射率，这两者本身就是一对矛盾。

根据新产品的要求，提出了窄带滤光片的主要技术指标如下：第一，最大透射波长为550nm，透射带半宽度小于10nm，最大透射率大于70％；第二，截止区间为400～12000nm，即包括除透射带以外的可见光区以及近红外、中红外和远红外区；第三，釆用反射型截止而非吸收型截止，整个截止带的最低截止深度为OD≥4。

以上要求的最大困难是滤光片的截止带很宽、截止度很深，解决此难题最常用的办法是釆用特殊的吸收型基底拦截光线，如釆用离子着色的蓝玻璃或特殊的颜色玻璃滤光片作为基底，这些基底可以实现透射带波长区透射，而截止带波长区吸收。通过基底对截止区光能的吸收，阻止光线继续传播，通常，人们称这种截止为吸收型截止。但遗憾的是：吸收型截止常常深度有限，即使把基底厚度增厚，仍不能满足截止度的要求，这是因为滤光片的截止带非常宽广，例如，本窄带滤光片截止带宽度约为11590nm，而透射带宽度仅为10nm，所以即使截止带的截止深度达到了0.1％，这种情况下，将其在波长域11590nm上的残余透射积分，其噪声仍可能远大于透射带信号，显然这是不能实际应用的。更为麻烦的是，釆用吸收型截止，基底吸收的光能量会转化为热量，而窄带滤光片通常置于信号传感器前面，于是基底产生的热量就会辐射到传感器而产生热噪声，通常这也是不允许的。

本发明旨在提出一种基于超宽波长高反射实现超宽截止带深截止度和利用诱透技术在透射带实现高透射率的窄带滤光片，以用于特定要求的光学信号采集系统。借助于金属膜具有超宽带高反射的特性来实现超宽带的深截止度，同时，利用介质膜可在特定波长上把金属膜的透射率引诱至最大值的特性来获得透射带高透射率，这二者的结合或许是实现以上滤光片指标的最佳途径。通过设计证实，把双金属-三诱透滤光片和双金属-三诱透改性滤光片这两个特殊滤光片叠加确实可望获得超宽波长上深截止度和透射带高透射率的优异特性。这种滤光片由于其截止特性是釆用金属膜的反射而非基底材料的吸收而实现的，故避免了滤光片因吸收光能量而使器件温度升高的问题。这就是说，利用金属膜在超宽波长上的高反射实现深截止度和利用介质膜在透射带的诱导设计实现高透射率是本发明待探索和解决的核心问题。

发明内容

本发明的目的是提供了一种基于超宽波长高反射的深截止窄带滤光片及光学仪器，本发明基于金属膜的高反射在超宽波长上实现深截止度和利用介质膜的诱导透射在特定透射带实现高透射率的窄带滤光片，以用于特定要求的微弱光学信号的采集系统。