CN103698829B - 多层介质膜截止滤光片组合器件 - Google Patents

多层介质膜截止滤光片组合器件 Download PDF

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Abstract

一种多层介质膜截止滤光片组合器件，其构成包括平面反射镜、短波通截止滤光片和长波通截止滤光片，所述的反射镜垂直放置，所述的短波通截止滤光片和长波通截止滤光片平行且与所述的反射镜的法线成θ角，所述的短波通截止滤光片和长波通截止滤光片由多层介质膜截止滤光片构成。本发明的角谱选择性达到了亚毫弧度。

Description

多层介质膜截止滤光片组合器件
技术领域
本发明涉及滤光片，特别是一种用于斜入射条件下的多层介质膜截止滤光片组合器件。
背景技术
激光具有单色性好、相干性好、方向性好、亮度高的特点，成为自然科学中的一颗璀璨明珠。高功率激光在光谱技术及光学测量中得到了广泛应用，已成为医疗卫生研究与临床诊断的重要手段；在军事科技、工业生产及日常生活等领域更有着重大的应用潜力。激光装置的发展离不开光学器件，随着高功率激光系统的不断发展对光学器件的光谱性能和角谱选择性提出了更高的要求。
在高功率系统中，多层介质膜窄带分离滤光片作为重要的光学元器件之一，其性能对整个高功率激光系统有着至关重要的影响，它具有优良的光谱性能和角谱选择性，这对提高激光系统的输出功率非常有利。多层介质膜截止滤光片的基本结构为高折射率膜层、低折射率膜层相间，每层的光学厚度都是四分之一参考波长的整数倍。多层介质膜截止滤光片在倾斜入射时不可避免地会产生s偏振分量和p偏振分量的分离，因此可以对其偏振态作任意选择，在空间滤波器的光路中插入两块多层介质膜截止滤光片就可以起到角度选择的特性。据我们所知，迄今为止还没有人针对空间滤波器的光路设计多层介质膜截止滤光片来达到角谱选择特性的工作。
发明内容
本发明的目的是提供一种多层介质膜截止滤光片组合器件，该组合器件可对其偏振态作任意选择。
为了实现这一目的，本发明的技术解决方案如下：
一种多层介质膜截止滤光片组合器件，特点在于其构成包括平面反射镜、短波通截止滤光片和长波通截止滤光片，所述的反射镜垂直放置，所述的短波通截止滤光片和长波通截止滤光片平行且与所述的反射镜的法线成θ角，所述的短波通截止滤光片和长波通截止滤光片由多层介质膜截止滤光片构成。
所述的多层介质膜截止滤光片是在玻璃基底上由高折射率膜层和低折射率膜层交替制备形成的，所述的高折射率层的材料为Nb2O5、HfO2、Ta2O5或TiO2，所述的低折射率层的材料为SiO2，每一膜层的光学厚度为100～400nm；所述的高折射率膜层和低折射率膜层层数合计为100～200层。
所述的短波通截止滤光片和长波通截止滤光片镀制在所述的玻璃基底的一侧或两侧。
所述θ角的取值范围为10°～85°。
本发明的技术效果：
本发明多层介质膜截止滤光片组合器件，在光波倾斜入射时不可避免地会产生s偏振分量和p偏振分量的分离，由于这一特性可以对其偏振态作选择，在空间滤波器的光路中插入两块多层介质膜截止滤光片就可以起到角度选择的特性。实验表明，所述的多层介质膜截止滤光片组合器件的角谱选择性达到了亚毫弧度。
附图说明
图1为本发明多层介质膜截止滤光片组合器件实施例1的截面示意图。
图2为本发明多层介质膜截止滤光片在倾斜45度入射时，长波通截止滤光片的透射率。
图3为本发明多层介质膜截止滤光片在倾斜45度入射时，短波通截止滤光片的透射率。
图4为本发明多层介质膜截止滤光片组合器件实施例1的光谱图
图5为本发明多层介质膜截止滤光片组合器件的角谱图
图中：
1－激光反射镜 2－短波通截止滤光片 3-长波通截止滤光片片 4-大于45度的光波 5-等于45度的光波 6-小于45度的光波。
具体实施方式
下面结合中心波长为1053nm的多层介质膜截止滤光片的具体实例来说明本发明的具体实施过程。但不应以此限制本发明的保护范围。
先请参阅图1，图1为本发明多层介质膜截止滤光片组合器件实施例1的截面示意图，由图可见，本发明多层介质膜截止滤光片组合器件，包括反射镜1、短波通截止滤光片2和长波通截止滤光片3，所述的反射镜1垂直放置，所述的短波通截止滤光片2和长波通截止滤光片3平行放置且与所述的反射镜1的法线成角θ＝45°。
倾斜45度放置的短波通截止滤光片2和长波通截止滤光片3，大于45度的光波4透过长波通截止滤光片3后被短波通截止滤光片2滤掉，小于45度的光波被长波通截止滤光片3滤掉，最后就剩下45度的光垂直入射到反射镜。最后就达到了角谱选择的特性。实验表明，所述的多层介质膜截止滤光片组合器件的角谱选择性达到了亚毫弧度。
上述的短波通截止滤光片2基本膜系结构为参考波长1337.1nm，设计的基本膜系：Glass/(0.5HL0.5H)^50/Air；长波通截止滤光片3基本膜系结构为：参考波长1337nm，设计的基本膜系：Glass/(0.3655H0.73L0.3655H)^60/Air。
上述各膜层的制备可采取现有技术中的离子束溅射法实施。
除上述实施方式外，滤光片也可以这样实施，即在两块不同的玻璃基片的一侧均设置有上述方法中的短波通截止滤光片与长波通截止滤光片。
综合以上的实施方法，本发明提出的多层介质膜截止滤光片组合器件空间滤波器的设计方法是切实有效可行的，表明这种结构的滤光片在倾斜入射条件下确实可以起到亚毫弧度角谱选择的特性，并具有重要的应用前景。

Claims (4)

1.一种多层介质膜截止滤光片组合器件，特征在于其构成包括平面反射镜(1)、短波通截止滤光片(2)和长波通截止滤光片(3)，所述的平面反射镜(1)垂直放置，所述的短波通截止滤光片(2)和长波通截止滤光片(3)平行且与所述的反射镜(1)的法线成θ角，所述的短波通截止滤光片(2)和长波通截止滤光片(3)由多层介质膜截止滤光片构成。
2.根据权利要求1所述的多层介质膜截止滤光片组合器件，其特征在于所述的多层介质膜截止滤光片是在玻璃基底上由高折射率膜层和低折射率膜层交替制备形成的，所述的高折射率膜层的材料为Nb2O5、HfO2、Ta2O5或TiO2，所述的低折射率膜层的材料为SiO2，所述的高折射率膜层和低折射率膜层层数合计为100～200层。
3.根据权利要求1或2所述的多层介质膜截止滤光片组合器件，其特征在于所述的短波通截止滤光片(2)和长波通截止滤光片(3)镀制在所述的玻璃基底的一侧。
4.根据权利要求1或2所述的多层介质膜截止滤光片组合器件，其特征在于所述的θ角的取值范围为10°～85°。
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