CN101692132A - 0.4-1.1微米线性渐变滤光片及其制备方法 - Google Patents

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陈焘
王多书
熊玉卿
刘宏开
叶自煜
王济洲
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Abstract

本发明涉及一种0.4-1.1微米线性渐变滤光片及其制备方法，属于光学系统领域。该线性渐变滤光片以K9玻璃作为镀膜基底，二氧化钛和二氧化硅为镀膜材料；线性渐变滤光片的设计膜系为：K9/(LHLH2LHLH)3/Air，其中H、L分别为高低折射率材料的1/4波长光学厚度二氧化钛和二氧化硅；该线性渐变滤光片线在0.4-1.1微米波段具有10个通道，相对带宽6.8％，在基片的中间任一位置只透过0.4-1.1微米内的一种特定波长的光。本发明与列阵探测器组合使用，可以简化仪器的光学和机械系统，提高仪器的可靠性和稳定性；使它们微小化而便于携带，更重要的是它能同时识别不同的光辐射，同时快速地探测不同的光谱辐射。

Description

0.4-1.1微米线性渐变滤光片及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种0.4-1.1微米线性渐变滤光片及其制备方法，属于光学系统领域。
背景技术
普通的滤光片一般为单通道形式，在需要多通道时，往往采用拼接技术制作多通道滤光片。这种组合滤光片制作工艺复杂，性能也不稳定，很难满足高可靠长寿命的要求。
相对于组合滤光片，线性渐变滤光片不需要拼接、集成度高、制作工艺相对简单、通带原则上可任意设计、性能稳定，能够与探测器精确耦合，是超窄带滤光片发展的一种趋势。
发明内容
本发明的目的是为了解决在基片上滤光片的中心波长随基片的位置线性变化，在基片的中间任一位置只透过0.4-1.1微米内的一种特定波长的光的问题，而提出一种0.4-1.1微米线性渐变滤光片。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
本发明的一种0.4-1.1微米线性渐变滤光片，以K9玻璃作为镀膜基底，二氧化钛和二氧化硅为镀膜材料。膜系采用三半波膜系，其设计膜系为：
K9/(LHLH2LHLH)3/Air。
其中H、L分别为高低折射率材料的1/4波长光学厚度的二氧化钛和二氧化硅。
本发明利用膜层的厚度在滤光片长度方向均匀的变化实现滤光片的光谱性能的均匀变化。膜层在基片长度方向光学厚度的线性表示为
Nd(x)＝nd0+Kx
其中Nd(x)为膜层在长度方向的光学厚度，nd0为起始点的膜层的光学厚度，K为线性渐变系数，x为滤光片的长度。因此滤光片的膜层厚度随长度方向发生变化时，其光谱性能也随之变化。
本发明的一种0.4-1.1微米线性渐变滤光片的制备方法，包括以下步骤为：
(1)清洁真空室：用吸尘器清除真空室内脱落的膜层，然后用脱脂纱布蘸无水乙醇擦拭干净真空室内壁；
(2)超声波清洗基底：将基片放入玻璃器皿，用分析纯丙酮将基片超声波清洗10min，再用分析纯无水乙醇超声波清洗10min，最后用分析纯无水乙醇冲洗干净，用专用无屑擦拭纸擦拭至表面无划痕、擦痕和液滴残留痕迹；
(3)加热基底：当本底真空度为5.0×10-3Pa时，加热基底到沉积温度423～453K，并保温30Min～60Min；
(4)离子束清洗基底：基底保温完成后，用能量为80eV～130eV的离子束轰击清洗基底5Min～25Min，工作气体为氧气，气体流量20～30sccm；
(5)离子束辅助多层薄膜沉积：离子束轰击清洗完基底后，立即采用离子束辅助技术按上述膜系设计交替沉积二氧化钛和二氧化硅薄膜；二氧化钛和二氧化硅薄膜的沉积速率分别为0.4nm/s和0.5nm/s，工作气体为纯度99.99％的氧气，气体流量20～30sccm；
(6)基底降温：薄膜沉积完成后，让基底自然冷却至室温，制作完成。
上述方案的原理是：离子束辅助沉积是将离子轰击与镀膜结合在一起，即在镀膜的同时，使具有一定能量的轰击离子不断地射到膜与基材的界面，借助于级联碰撞导致界面原子混合，在初始界面附近形成原子混合区，再在离子束参与下继续生长出所要求厚度和特性的薄膜。离子束辅助沉积技术可以增加薄膜的附着力，提高薄膜的堆积密度和在外界环境下的稳定性。
有益效果：线性渐变滤光片线在0.4-1.1微米波段具有10个通道，相对带宽6.8％，在基片的中间任一位置只透过0.4-1.1微米内的一种特定波长的光。这种线性渐变滤光片不需要拼接、集成度高、制作工艺相对简单、通带原则上可任意设计、光谱和力学性能稳定。本发明所述的线性渐变滤光片与列阵探测器组合使用，可以简化仪器的光学和机械系统。提高仪器的可靠性和稳定性，使它们微小化而便于携带。更重要的是它能同时识别不同的光辐射，同时快速地探测不同的光谱辐射。
附图说明
图1为本发明所设计的线性渐变滤光片的透射光谱；
图2为本发明中线性渐变滤光片的实测透射光谱。
具体实施方式
本发明的一种0.4-1.1微米线性渐变滤光片的线性渐变滤光片，以K9玻璃作为镀膜基底，二氧化钛和二氧化硅为镀膜材料。膜系采用三半波膜系，其设计膜系为
K9/(LHLH2LHLH)3/Air。
其中H、L分别为高低折射率材料的1/4波长光学厚度二氧化钛和二氧化硅。
其具体的制备方法如下：
(1)清洁真空室：用吸尘器清除真空室内脱落的膜层，然后用脱脂纱布蘸无水乙醇擦拭干净真空室内壁；
(2)超声波清洗基底：将基片放入玻璃器皿，用分析纯丙酮将基片超声波清洗10min，再用分析纯无水乙醇超声波清洗10min，最后用分析纯无水乙醇冲洗干净，用专用无屑擦拭纸擦拭至表面无划痕、擦痕和液滴残留痕迹；
(3)加热基底：当本底真空度为5.0×10-3Pa时，加热基底到沉积温度423K，并保温50Min；
(4)离子束清洗基底：基底保温完成后，用能量为80eV～130eV的离子束轰击清洗基底15Min，工作气体为氧气，气体流量22sccm；
(5)离子束辅助多层薄膜沉积：离子束轰击清洗完基底后，立即采用离子束辅助技术按上述膜系设计交替沉积二氧化钛和二氧化硅薄膜；二氧化钛和二氧化硅薄膜的沉积速率分别为0.4nm/s和0.5nm/s，工作气体为纯度99.99％的氧气，气体流量22sccm；
(6)基底降温：薄膜沉积完成后，让基底自然冷却至室温。

Claims (3)

1.一种0.4-1.1微米线性渐变滤光片，其特征在于设计膜系为：
K9/(LHLH2LHLH)3/Air；
其中H、L分别为高低折射率材料的1/4波长光学厚度的二氧化钛和二氧化硅。
2.根据权利要求1所述的一种0.4-1.1微米线性渐变滤光片，其特征在于膜层在基片长度方向光学厚度的线性表示为：
Nd(x)＝nd0+Kx
其中Nd(x)为膜层在长度方向的光学厚度，nd0为起始点的膜层的光学厚度，K为线性渐变系数，x为滤光片的长度。
3.一种0.4-1.1微米线性渐变滤光片的制备方法，其特征在于具体步骤如下：
(1)清洁真空室：用吸尘器清除真空室内脱落的膜层，然后用脱脂纱布蘸无水乙醇擦拭干净真空室内壁；
(2)超声波清洗基底：将基片放入玻璃器皿，用分析纯丙酮将基片超声波清洗10min，再用分析纯无水乙醇超声波清洗10min，最后用分析纯无水乙醇冲洗干净，用专用无屑擦拭纸擦拭至表面无划痕、擦痕和液滴残留痕迹；
(3)加热基底：当本底真空度为5.0×10-3Pa时，加热基底到沉积温度423～453K，并保温30Min～60Min；
(4)离子束清洗基底：基底保温完成后，用能量为80eV～130eV的离子束轰击清洗基底5Min～25Min，工作气体为氧气，气体流量20～30sccm；
(5)离子束辅助多层薄膜沉积：离子束轰击清洗完基底后，立即采用离子束辅助技术按上述膜系设计交替沉积二氧化钛和二氧化硅薄膜；二氧化钛和二氧化硅薄膜的沉积速率分别为0.4nm/s和0.5nm/s，工作气体为纯度99.99％的氧气，气体流量20～30sccm；
(6)基底降温：薄膜沉积完成后，让基底自然冷却至室温，制作完成。
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