CN104020519A - 紫外薄膜滤光片 - Google Patents

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齐红基
王虎
徐民
王胭脂
易葵
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Abstract

一种紫外薄膜滤光片，其特点在于包括紫外透明基片，制备在该透明基片一面的滤光膜层和另一面的增透膜层，所述的滤波膜层包含了金属Al膜、Al2O3膜和SiO2膜层，所述的增透膜层包含了两种介质膜料Al2O3膜和SiO2膜层，本发明可以实现紫外波段170-220nm高透射及230-500nm波段高截止，具有低成本、制作简单的特点。

Description

紫外薄膜滤光片
技术领域
本发明涉及光学薄膜滤光片，特别是一种紫外薄膜滤光片。
背景技术
在光学系统中，需要大量使用滤光片对特定波段范围内光波进行滤除。常用的滤光片包含基于块体材料的吸收型滤光片及基于光学多层薄膜干涉效应的薄膜型滤光片。在块体材料中涉及到FeO着色的硅酸盐玻璃，可以实现紫外及红外光波的有效滤除(参见CN1031993)。光学薄膜滤光片是指利用膜层厚度与波长相当的多层薄膜实现对特定波谱范围内的光波进行滤除的光学元件，在光学系统中大量使用，抑制背景光，提高信号光的信噪比；与利用块体材料吸收的滤光片不同，薄膜滤光片由于使用了多层薄膜，设计及制备更加灵活，可以满足较为复杂的光谱滤波效果，涵盖了从红外至X射线波段区域。如硫化锌和碲化铅多层薄膜，实现了8～8.4um高透射，8.55～14um高截止(参见CN103245994A)及实现了11.4～12.5um高透射，12.65～20um高截止(参见CN103257385A)滤波效果；Ge及ZnS多层薄膜实现了10.56um滤波效果(参见CN102590918A)；使用Ge及SiO薄膜材料，实现了中红外波段3.8um、4um、4.5um及4.7um滤波效果(参见CN101893729A)；使用金属和介质周期薄膜获得450～550nm范围内全角度透射滤光薄膜元件(CN101261333A)及焊接面罩上滤光薄膜(参见CN2411767，CN2859574，CN102298167A)；使用HfO2或Ta2O5高折射率材料及SiO2薄膜材料，制备了紫外荧光滤光片330～400nm高透射，290～310nm和410～780nm两个波段截止的滤光薄膜(参见CN103513313A,CN103529506A)；使用金属氧化物纳米粒子及高分子有机薄膜实现了X射线波段滤光效果(参见CN101475698A)；紫外波段170～220nm高透射滤光片为荧光探测系统关键滤光片，为了减少信号噪声影响，探测系统需要对230～500nm波段的荧光进行抑制，因此，亟待设计一种170～220nm高透射，230～500nm波段高截止的紫外薄膜滤光片。
发明内容
本发明要解决的技术问题提供一种紫外薄膜滤光片。该紫外薄膜滤光片可以实现紫外波段170-220nm高透射及230-500nm波段高截止，具有低成本、制作简单的特点。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种紫外薄膜滤光片，其特点在于包括紫外透明基片，制备在该透明基片一面的滤光膜层和另一面的增透膜层，所述的滤波膜层包含了金属Al膜、Al2O3膜和SiO2膜层，所述的增透膜层包含了两种介质膜料Al2O3膜和SiO2膜层。
所述的紫外透明基片是融石英玻璃、MgF2或CaF2透紫外材料。
本发明的技术效果：
本发明紫外薄膜滤光片的滤光膜采用金属膜料Al及两种介质膜料Al2O3和SiO2，可以实现紫外波段170-220nm高透射及230-500nm波段高截止，相对于先前的滤光片，其滤光波段区域位于紫外区域，且Al2O3材料可以通过镀膜过程中Al氧化方式实现，增透膜系中使用材料与滤光膜系中两种膜料完全相同，简化了制造工艺，降低了滤光片制备对于镀膜设备限制，从而制造成本。
附图说明
图1为本发明紫外薄膜滤光片的结构示意图。
图中：100为滤光膜层，200为增透膜层，300为紫外透明基片
1-Al2O3高折射率膜层，2-SiO2低折射率膜层，3-金属Al膜层。
图2为本发明滤光薄膜透射曲线；
图3为本发明增透薄膜透射曲线；
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的说明。
如图1所示，本发明紫外薄膜滤光片实施例，包括紫外透明基片300、制备在该透明基片300一面的滤光膜层100和另一面的增透膜层200，所述的滤波膜层包含了金属Al膜、Al2O3膜和SiO2膜，共56层，膜系结构为：
所述的增透膜层包含了两种介质膜料Al2O3膜和SiO2膜共14层，膜系结构为：
膜层 材料 厚度
1 Al2O3 58.8
2 SiO2 29.8
3 Al2O3 27.9
4 SiO2 13.7
5 Al2O3 14.0
6 SiO2 32.5
7 Al2O3 29.1
8 SiO2 30.5
9 Al2O3 11.2
10 SiO2 18.6
11 Al2O3 29.1
12 SiO2 30.1
13 Al2O3 29.3
14 SiO2 32.3
所述的紫外透明基片可以采用融石英玻璃、MgF2、CaF2等紫外透射材料。
进一步，滤光膜层中Al2O3材料1可以通过镀膜过程中金属Al-3氧化方式实现，增透膜系中使用材料与滤光膜系中两种膜料完全相同，简化了制造工艺，降低了滤光片制备对于镀膜设备可用材料数量限制。
如图1中箭头标记所示，紫外薄膜滤光片使用时，光线依次通过滤光膜层100、紫外透射基片300及增透膜层200后，实现选择滤光目的。
本发明所述的紫外薄膜滤光片可以通过以下方法制备；
滤光膜层100通过物理气相沉积方法镀制在透射基片300的一个表面上，镀膜采用通用技术，具体工艺不受限制，在本发明范围内进行调整。优选的方法包括电子束蒸发、磁控溅射及离子束溅射等薄膜沉积方式。增透膜层200同样通过物理气相沉积方法镀制在透射基片300的另一个表面上，镀膜采用通用技术，具体工艺不受限制，可以在本发明范围内进行调整。优选的方法包括电子束蒸发、磁控溅射及离子束溅射等薄膜沉积方式。
图2给出了紫外透射滤光片滤光膜层100的透射光谱曲线，基片300为紫外透射的融石英材料。
图3给出了紫外透射滤光片增透膜层200的透射光谱曲线，基片300为紫外透射的融石英材料。
综合以上的详细分析和实例论证，本发明提出的紫外薄膜滤光片设计方法是切实有效可行的，在正入射条件下实现了170-220nm透射率大于60％，230-500nm透射率小于6％的滤光效果。该紫外滤光薄膜在光学滤波系统中具有重要的实用前景。

Claims (2)

1.一种紫外薄膜滤光片，其特征在于包括紫外透明基片(300)，制备在该透明基片(300)一面的滤光膜层(100)和另一面的增透膜层(200)，所述的滤波膜层包含了金属Al膜、Al2O3膜和SiO2膜层；所述的增透膜层包含了两种介质膜料Al2O3膜和SiO2膜层。
2.根据权利要求1所述的紫外薄膜滤光片，其特征在于所述的紫外透明基片(300)是融石英玻璃、MgF2或CaF2透紫外材料。
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