CN101697020B - 一种双通道光谱能量调谐滤光片 - Google Patents
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Abstract
一种双通道光谱能量调谐滤光片，用电子蒸发法在基底层镀上一层厚度为160nm的均匀二氧化铪膜层，用旋涂法在二氧化铪膜层上镀上一层厚度为227nm的光刻胶并烘干，再在光刻胶层上用曝光和显影技术制作高低折射率材料为光刻胶和入射媒质的光栅，即得到双通道光谱能量调谐滤光片。通过调节方位角可以实现在双通道调谐反射光谱能量。本发明实施方便、窄带光谱，可广泛应用于光学仪器、光学探测、光学测量及生物医学等领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种双通道光谱能量调谐滤光片，具体涉及到利用调节方位角得到双通道调谐反射光谱能量的能量调谐滤光片，可应用于光学仪器、光学探测、光学测量及生物医学等技术领域。
背景技术
光学滤光片器件具有广泛的应用领域，例如在生物学研究领域，所需要的光谱通常是由光源经过光学滤光片得到，长期研究结果已经清楚地表明：通过光学滤光片得到的光谱光学参数对生物的生长发育产生关键作用，光谱可以影响生物生长、控制生物发育转变。但迄今为止，由于无法通过现有的实验仪器和手段获得光谱能量可调的光源，研究者仍不能精细地调控和设定实验过程所需要的光谱参数，因此制约着光生物学精确定量研究和深入开展，所以，光学滤光片器件对于生物学中与光谱参数相关科学技术研究，是一个至关重要的器件。在先技术中有一种红外线吸收滤光片，中国发明专利“红外线吸收滤光片”，专利号：ZL00135776.X。该滤光片具有很多优点，但是，仍然存在一些本质不足：1)通过此红外线吸收滤光片得到的光谱，其光谱参数无法调节，滤光片灵活性差；2)滤光片实施复杂，并且光谱带宽较宽，限制了滤光片的使用范围。
发明内容
为克服现有技术的上述缺陷，本发明公开了一种双通道光谱能量调谐滤光片，不仅结构简单、具有窄带反射光谱，而且可通过改变方位角来实现双通道反射光谱能量的分布调节。本发明的能量调谐滤光片，是基于导模共振结构而设计的一种全新的能量调谐滤光片。
一种双通道光谱能量调谐滤光片，其特征在于：用电子蒸发法在基底层镀上一层厚度为160nm的均匀二氧化铪膜层，用旋涂法在二氧化铪膜层上镀上一层厚度为227nm的光刻胶并烘干，再在光刻胶层上用曝光和显影技术制作高低折射率材料为光刻胶和入射媒质的光栅，即得到双通道光谱能量调谐滤光片。
所述光栅的具体参数为：光栅周期409nm，占空比0.3，光栅槽深134nm，光栅高低折射率材料分别是光刻胶和空气，对应折射率分别为1.63和1.0，二氧化铪膜层作为波导层，折射率为1.98。
通过调节方位角可以实现双通道调谐反射光谱能量。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：利用导模共振滤光片的结构，通过调节方位角达到双通道快速调谐反射光谱能量的目的，具有实施方便、窄带光谱，可广泛应用于光学仪器、光学探测、光学测量及生物医学等领域。
附图说明
图1是双通道光谱能量调谐滤光片结构示意图；
图2是本发明空气中0°入射角，TE偏振入射，不同方位角时，光谱能量调谐滤光片在不同通道的反射光谱特性曲线。
(a)0°，(b)20°，(c)30°，(d)45°，(e)60°，(f)70°，(g)80°，(h)90°。
1.基底层，2.均匀二氧化铪膜层，3.光栅高折射率的光刻胶，4.光栅低折射区空气，5.入射媒质。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
一种双通道光谱能量调谐滤光片，实施例的具体参数是：光栅周期409nm，占空比0.3，光栅槽深134nm，光栅高低折射率材料分别是光刻胶和空气，对应折射率分别为1.63和1.0，二氧化铪膜层作为波导层，折射率为1.98。
具体步骤如下：
1.用电子蒸发法在基底层1上镀上一层厚度为160nm的均匀二氧化铪膜层2。
2.用旋涂法在二氧化铪膜层2上镀上一层厚度为227nm的光刻胶3并烘干。
3.在光刻胶层上用全息曝光和显影技术制作高低折射率材料为光刻胶和空气的光栅。
实施例所采用的光刻胶型号为ARP3120，该型号正性光刻胶对波长为441.6nm光束感光灵敏性高。因此，全息曝光利用光波波长为441.6nm的氦镉激光器产生的单色均匀平面波在光刻胶层表面干涉，再通过控制显影液的浓度、稀释度及显影时间对已曝光的光刻胶显影得到所需光栅结构。
这样得到如图1所示的双通道光谱能量调谐滤光片的结构。
入射媒质5为空气。通过调节方位角可以改变不同通道的窄带反射光谱，达到双通道光谱能量调谐滤光片的功能。
图2是本发明的空气中0°入射角，TE偏振入射，不同方位角时的双通道光谱能量调谐滤光片在不同通道(波长为723nm和684.6nm)的反射光谱特性曲线。图2中(a)方位角为0°，(b)方位角为20°，(c)方位角为30°，(d)方位角为45°，(e)方位角为60°，(f)方位角为70°，(g)方位角为80°，(h)方位角为90°。由图可知，该滤光片在0°方位角时的共振波长为723nm，方位角变到90°时的共振波长为684.6nm，且方位角为0°和90°时，在共振波长处的反射率均接近于100％。方位角为45°时，反射率在波长684.6nm和723nm处约为50％，反射光谱的能量随着方位角从0°到90°的变化在两个通道处线性变化。本发明成功实现了利用双通道光谱能量调谐滤光片调谐光谱的功能。
Claims (1)
1.一种双通道光谱能量调谐滤光片，其特征在于：用电子蒸发法在基底层镀上一层厚度为160nm的均匀二氧化铪膜层，用旋涂法在二氧化铪膜层上镀上一层厚度为227nm的光刻胶并烘干，再在光刻胶层上用曝光和显影技术制作高低折射率材料为光刻胶和入射媒质的光栅，即得到双通道光谱能量调谐滤光片，通过调节方位角实现双通道调谐反射光谱能量；所述光栅的具体参数为：光栅周期409nm，占空比0.3，光栅槽深134nm，光栅高低折射率材料分别是光刻胶和空气，对应折射率分别为1.63和1.0，二氧化铪膜层作为波导层，折射率为1.98。
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