[发明专利]一种双带通滤光片

说明书

本发明涉及一种双带通滤光片，包括基片和基础膜系结构，基础膜系结构设置在基片上，基础膜系结构由多个高折射率膜层和低折射率膜层交替堆叠而成。基础膜系结构的多个高折射率膜层和低折射率膜层在基片上对称或非对称交替堆叠，形成多个法布里‑帕罗腔改进型的级联。本发明提供的双性能带通滤光片实现了在特定的波长范围内插损或透射率高，过渡带陡度小，隔离度高，使得该方案还可以应用于干涉仪，成像仪器，检测仪器，数据中心，光通讯、工业激光及波长识别等领域。

技术领域

本发明涉及带通滤光片技术领域，特别涉及一种双带通滤光片。

背景技术

带通滤光片在应用系统中的主要作用是截止不需要的光波，从而避免系统接受到过大的噪声。高性能滤光片有针对性的选择光谱波长透过，并截止其他波长的光谱。图1描述了双带通滤光片的截止波长在λ_Lblocking与λ_Cblocking以及λ_Rblocking截止的同时，透过波长为λ_CWL1和λ_CWL2的光谱。在实际的滤光片中有着精确的中心波长λ_CWL，通带带宽PB，插损IL以及截止波长λ_blocking。光谱带宽范围的(λ_CWL-PB/2)～(λ_CWL+PB/2)为所需要透过的光谱波长，在这个范围内的插损以及纹波需要满足要求。双带通滤光片的透过光谱范围为(λ_CWL1-PB/2)～(λ_CWL1+PB/2)和(λ_CWL2-PB/2)～(λ_CWL2+PB/2)，光谱波长位于λ_Lblocking和λ_Rblocking以及λ_Cblocking范围内的光谱为不需要的光谱。

光学薄膜在工艺制备上，常采用离子束辅助沉积/离子束溅射/磁控溅射等方式进行加工。在薄膜沉积过程中，如何精确控制膜层是实现高精度光学滤光片的核心。在这个过程中，有两个重要的控制因素：1)膜层在沉积过程中如何保持稳定的沉积速率；2)如何保证膜层的厚度达到要求。

在离子束辅助沉积过程中，利用电子枪加热膜料，实现膜料的热蒸发，在这过程中利用晶振控制器获取膜层的物理厚度，从而控制膜层的沉积速率。在磁控溅射以及离子束溅射的沉积过程中，通过等离子体轰击靶材，利用弹性碰撞的原理将膜料溅射出来，在这过程中通过控制电源的功率稳定来保证等离子体的浓度，从而实现沉积速率的稳定。

膜层的厚度可以分为物理厚度，光学厚度两种描述方式。物理厚度指的是物理尺度上的厚度，如100nm等；光学厚度指的是光经过的路程，这涉及到材料的折射率以及光的波长n为光经过的材料的折射率，d为物理厚度，λ为光的波长。

通常采用H表示高折射率材料的1/4光学厚度，L表示低折射率材料的1/4光学厚度，通过高低折射率材料相互叠加，通过不同的厚度可以获得不同的光谱曲线。

第m层薄膜在特定波长的光监控无吸收基底材料的情况下，其特征矩阵可以描述为

其中，n_m为第m层薄膜的折射率，i为虚数单位，θ_m为第m层膜层的相位d为该膜层的物理厚度，λ为特定的监控波长。

而所有的薄膜可以看做一层薄膜，其特征矩阵可以描述为所有膜层特征矩阵的乘积

那么在监控波长的光测试第m层时的透过率为

其中,n₀为真空对应的折射率，n_s为监控片材料对应的折射率。