[发明专利]一种滤波器及其制备方法、光谱探测系统

权利要求书

1.一种滤波器，其特征在于，包括：分布式布拉格反射腔和位于所述分布式布拉格反射腔内的超表面结构；

所述分布式布拉格反射腔包括顶层分布式布拉格反射器和底层分布式布拉格反射器，所述超表面结构位于所述顶层分布式布拉格反射器和所述底层分布式布拉格反射器之间；

所述超表面结构包括多个滤波区域，每个所述滤波区域包括周期性排布的纳米柱阵列；其中，所述多个滤波区域至少存在两个滤波区域的纳米柱阵列周期不同。

2.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述多个滤波区域至少包括第一滤波区域和第二滤波区域，所述第一滤波区域的透射光波长大于所述第二滤波区域透射光的波长；

所述第一滤波区域中包括多个阵列排布的第一纳米柱，在所述超表面结构所在平面内，所述第一纳米柱的尺寸为L1，相邻两个所述第一纳米柱之间的距离为L2；

所述第二滤波区域中包括多个阵列排布的第二纳米柱，在所述超表面结构所在平面内，所述第二纳米柱的尺寸为L3，相邻两个所述第二纳米柱之间的距离为L4；

其中，L1＞L3，和/或，L2＞L4。

3.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，沿所述超表面结构的垂直方向，所述超表面结构的厚度h与所述分布式布拉格反射腔的入射光波长λ满足h＜λ/2。

4.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述滤波区域的透射光带宽△λ满足△λ≤5nm。

5.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述纳米柱的形状包括正方形柱、矩形柱、圆柱以及椭圆柱中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述顶层分布式布拉格反射器和所述底层分布式布拉格反射器均包括多层依次叠层设置的第一膜层和第二膜层；

所述第一膜层的折射率n1与所述第二膜层的折射率为n2满足n1＞n2；

所述顶层分布式布拉格反射器和所述底层分布式布拉格反射器的膜层数量相同，且所述顶层分布式布拉格反射器的膜层数量N与所述第一膜层的折射率n1、所述第二膜层的折射率n2满足N与(n1-n2)负相关。

7.一种滤波器的制备方法，其特征在于，包括：

制备底层分布式布拉格反射器；

在所述底层分布式布拉格反射器一侧制备超表面结构；所述超表面结构包括多个滤波区域，每个所述滤波区域包括周期性排布的纳米柱阵列；其中，所述多个滤波区域至少存在两个滤波区域的纳米柱阵列周期不同；

在所述超表面结构的顶端制备顶层分布式布拉格反射器；形成分布式布拉格反射腔以及位于所述分布式布拉格反射腔内的超表面结构，所述滤波器的结构自下而上包括底层分布式布拉格反射器、超表面结构和顶层分布式布拉格反射器。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述在所述底层分布式布拉格反射器一侧制备超表面结构的步骤，包括：

在所述底层分布式布拉格反射器一侧制备光刻胶；

采用电子束刻蚀、离子束刻蚀或者纳米压印技术刻蚀所述光刻胶，暴露出部分所述底层分布式布拉格反射器；

在所述光刻胶的顶端蒸镀光学材料，得到位于所述底层分布式布拉格反射器顶端的第一光学材料层和位于所述光刻胶顶端的第二光学材料层；

去除所述光刻胶以及所述第二光学材料层，得到位于所述底层分布式布拉格反射器一侧的超表面结构。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述顶层分布式布拉格反射器和所述底层分布式布拉格反射器均包括多层依次叠层设置的第一膜层和第二膜层；

所述制备底层分布式布拉格反射器的步骤包括：

采用等离子体增强化学气相沉积法依次制备多层叠层设置的所述第一膜层和所述第二膜层；

所述在所述超表面结构的顶端制备顶层分布式布拉格反射器的步骤包括：

在所述超表面结构的顶端，采用等离子体增强化学气相沉积法依次制备多层叠层设置的所述第一膜层和所述第二膜层。

10.一种光谱探测系统，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的滤波器，还包括光探测器。