[发明专利]一种像元级多光谱滤光片的制备方法

说明书

本发明提供了一种像元级多光谱滤光片的制备方法，包括：在基底上沉积具有良好光谱通带特性的较厚宽带通滤光膜堆；在带通滤光膜堆上制备图形化的金属薄膜；在图形化的金属薄膜上干法刻蚀带滤光膜堆，制备出一个陡峭的台阶状光谱通道单元；重复以上步骤制备出其它数个光谱通道单元；最后去掉所有光谱通道单元上的金属膜。本发明提供的像元级多光谱滤光片的制备方法，可以形成厚度为5‑15微米较厚阵列式周期性排列的带通滤光膜堆，有利于提高像元级多光谱滤光片光谱通道的通带特性，利用了图形化的金属薄膜作为掩膜层和刻蚀停止层，阻止已形成的光谱通道单元免于刻蚀，降低制备过程中的阴影遮蔽效应以保证通道单元外形尺寸完整性。

技术领域

本发明涉及光学薄膜技术领域，具体涉及一种像元级多光谱滤光片的制备方法。

背景技术

以分光技术为核心的成像光谱仪将成像技术和光谱技术结合在一起，不仅能够对探测目标进行成像，同时还能够获取其丰富的光谱信息，在精准农业林业监控、环境监控、自然灾害评估、矿物勘探、生物医学检测、安防监控以及军事目标预警、识别等领域正在得到广泛而深入的应用。目前成像光谱仪往往以航空、航天以及无人机载荷形式进行遥感工作，其体积、重量十分关键，特别是作为航天载荷，难以压缩的体积和重量极大的增加了其发射成本。因此成像光谱仪的小型化、轻量化研究具有十分迫切的需求。

传统的分光方法有棱镜分光、光栅分光等方式，但是这些分光方式无法满足成像光谱仪的小型化、轻量化的要求。多光谱滤光片的出现，极大优化了成像光谱仪分光系统的结构，将其作为分光元件用于成像光谱仪中，能够实现成像光谱仪的小型化、轻量化。多光谱滤光片有两种类型，一种是线条状的多光谱滤光片，其光谱通道只能沿一个方向变化，通道尺寸较大，尺寸精度较低，可以通过镀膜和拼接相结合获得，也可以通过镀膜和Lift-off光刻工艺获得，这种线条状的多光谱滤光片只能使成像光谱仪工作于推扫成像模式；另外一种是像元级多光谱滤光片，其光谱通道呈阵列式周期排列，与探测器芯片的像元一一对应，通道尺寸为微米量级(5-30微米)，尺寸精度非常高，像元级多光谱滤光片能使成像光谱仪工作于视频成像模式，可以对快速移动目标进行高帧频成像。

目前像元级多光谱滤光片大概有两种制备方法，一种方法是基于法珀腔膜系结构，首先在基底上镀制第一个反射膜堆和中间腔层，然后通过多次选择性刻蚀中间腔层形成不同厚度的微米量级台阶，以调控光谱峰位，最后镀制第二个反射膜堆形成阵列式周期排列的像元级多光谱滤光片，这种方法制备的滤光片光谱通道透过率较低，通道半峰宽较窄，谱段范围也很受限。另外一种是基于宽带通的膜系结构，首先利用Lift-off光刻工艺在基底上图形化出微米量级的光谱通道单元，然后镀制宽带通的膜堆，最后去掉光刻胶形成一种光谱通道，重复以上步骤形成阵列式周期排列的像元级多光谱滤光片，这种方法由于镀膜时阴影遮蔽效应导致光谱通道单元尺寸变差，镀制的宽带通膜堆厚度受到限制，所制备的滤光片光谱通带特性较差。

因此，急需研究一种像元级多光谱滤光片的制备方法，解决像元级多光谱滤光片光谱通带以及通道单元尺寸方面的问题，提高了像元级多光谱滤光片光谱通道的通带特性，降低了制备过程中的阴影遮蔽效应，保证了通道单元外形尺寸完整性。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的上述缺陷，提供一种像元级多光谱滤光片的制备方法，解决像元级多光谱滤光片光谱通带以及通道单元尺寸方面的问题，提高了像元级多光谱滤光片光谱通道的通带特性，降低了制备过程中的阴影遮蔽效应，保证了通道单元外形尺寸完整性。

本发明的目的可通过以下的技术措施来实现：

本发明提供了一种像元级多光谱滤光片的制备方法，包括以下步骤：

S1：利用膜系设计软件设计宽带通滤光膜堆的结构，设计的通带平均透过率优于85％，阻带平均透过率小于5％；

S2：清洁基底，在所述基底上镀制第一宽带通滤光膜堆；