[发明专利]基于磁控溅射技术制备高精密波长渐变滤光片的方法及其采用的装置

说明书

本发明属滤光片制备领域，尤其涉及一种基于磁控溅射技术制备高精密波长渐变滤光片的方法及其采用的装置，系将滤光片基底固定在圆形平板状且能绕自身中心轴快速旋转的工件盘的上表面，使滤光片基底的镀膜面朝上，然后高速旋转工件盘；依据设定的波长渐变滤光片膜系，开始靶材溅射并通过等离子源辅助沉积和光控对膜厚进行控制。本发明以磁控溅射工艺为基础，采取集成反向掩膜的方式实现光谱渐变，产品可以同时满足线性度、旁次峰截止、深背景的技术要求；该方法可以实现一次同时镀制两种不同的波长渐变滤光片。

技术领域

本发明属滤光片制备领域，尤其涉及一种基于磁控溅射技术制备高精密波长渐变滤光片的方法及其采用的装置。

背景技术

波长线性渐变滤光片是一种光谱特性沿特定方向随滤光片几何位置改变而改变的特殊滤光片，它能够将入射复色光分成与滤光片位置线性相关的光谱，在实际应用中可起到简化分光系统，提高仪器的可靠性、稳定性的作用，广泛应用于光谱成像等诸多领域。线性渐变滤光片的设计制造不仅要根据使用需求设计相应的掩膜机构实现渐变，同时还要兼顾使用波长范围内旁次峰的截止。

在现有制造技术中,基于刻蚀技术采用多次镀制的方式可以实现光谱的阶梯渐变，但生产过程不仅需要多次镀膜，而且无法实现连续线性渐变；中国专利(CN105911624B)和(CN205787192U)公开了一种基于电子枪蒸发结构制备线性渐变滤光片的方法，该方法是基于电子枪蒸发设备，利用正向掩膜机构实现的线性渐变，可以很好地满足透射率线性渐变滤光片的制作需要。但对于波长线性渐变滤光片的制造来说，在截止背景和旁次峰的抑制方面均有一定的局限性。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足之处，提供一种基于磁控溅射技术制备高精密波长渐变滤光片的方法及其采用的装置。本发明方法以磁控溅射工艺为基础，采取集成反向掩膜的方式实现光谱渐变，产品可以同时满足线性度、旁次峰截止、深背景的技术要求；该方法可以实现一次同时镀制两种不同的波长渐变滤光片。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

一种基于磁控溅射技术制备高精密波长渐变滤光片的方法，系将滤光片基底固定在圆形平板状且能绕自身中心轴快速旋转的工件盘的上表面，使滤光片基底的镀膜面朝上，然后高速旋转工件盘；依据设定的波长渐变滤光片膜系，开始靶材溅射并通过等离子源辅助沉积和光控对膜厚进行控制；同时，在成膜过程中通过高折射率的渐变修正掩膜板以及低折射率的渐变修正掩膜板对蒸发源进行遮挡，最终制得所需波长渐变滤光片。

作为一种优选方案，本发明所述波长渐变滤光片膜系结构为：(HLHLH2LHLHLH L)^4；其中，H为高折射率材料Ta₂O₅，L为低折射率材料SiO₂。

上述基于磁控溅射技术制备高精密波长渐变滤光片的方法所采用的装置，系在能够绕自身中心轴快速旋转的工件盘上方设有2对分别为高折射率和低折射率的孪生溅射靶材以及射频等离子源；在所述高折射率和低折射率的孪生溅射靶材的周围设有盒子；在所述盒子的下方依次分别固定设有高折射率的渐变修正掩膜板以及低折射率的渐变修正掩膜板，用以修正膜厚在滤光片基底的分布；所述高折射率的渐变修正掩膜板及低折射率的渐变修正掩膜板处于同一水平面上且与所述工件盘放置滤光片基底的位置相对应。

作为一种优选方案，本发明所述高折射率的渐变修正掩膜板以及低折射率的渐变修正掩膜板满足如下条件：

l′_H1：l′_H2：l′_H3＝(λ₁·n_λ2·n_λ3·l_H1)：(λ₂·n_λ1·n_λ3·l_H2)：(λ₃·n_λ1·n_λ2·l_H3)；……………………………………(1)