CN104035177B - 一种低温下应用的多波段滤光片窄缝拼接组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低温下应用的多波段滤光片窄缝拼接组件，包括支撑板、安装限位板、多波段滤光片和上盖板。支撑板和上盖板上设有若干个通光孔，安装限位板上设有若干个滤光片安装槽。在安装时可将多个不同波段的滤光片一次性放入安装限位板的安装槽内，通过限位挡条实现滤光片的精密装配。本结构中，支撑板、安装限位板和上盖板均采用低膨胀合金材料，装配前需表面发黑处理，装配用胶为耐低温胶。该组件结构简单，对多波段滤光片制备要求低，通道间光学串音小，结构可靠性高，可实现各波段滤光片的一次性胶结装配，滤光片拼缝小，组装精度高。

Description

一种低温下应用的多波段滤光片窄缝拼接组件

技术领域

本发明涉及一种滤光片组件结构，特别涉及一种低温下应用的多波段滤光片窄缝拼接组件，它应用于滤光片通道多、多波段滤光片单片集成制备难度大、拼接密度高、光串率低、结构可靠性高的场合。

背景技术

多光谱探测器的小型化和集成化已成为红外探测器的发展方向之一，多通道滤光片与相应波段探测器的直接耦合，由于光学系统设计简单，结构可靠、探测效率高等优点已被广泛应用。目前多通道滤光片集成方式主要有拼接胶合法和单片集成法。拼接胶合法实现形式简单，对滤光片镀膜要求低，应用广泛，可将不同波段的滤光片独立制备后切割成规定尺寸的小片，在光阑上直接拼接，但传统的拼接结构在高密度集成时相邻滤光片易尺寸干扰，易引入光学串音。单片集成法的实现形式主要有可调谐滤光片、滤光片阵列等。可调谐滤光片是以F-P干涉仪式的结构进行窄带滤光片的设计，通过电、热、声等方式对结构中谐振腔层的厚度或折射率进行控制，以实现滤光片的光谱扫描，但这种方式控制机构复杂，每次只能形成一个通道，不能让多个通道同时工作，无法满足集成化的需求。滤光片阵列可实现多通道同时工作，但通道间易串扰，周东平等人公开了微型集成窄带滤光片阵列及其制备方法专利号：200610027388.X，对滤光片边沿和底面进行了金属化，可以有效解决入射引起的串扰问题，但增强了滤光片下底面与探测器芯片表面反射引入的串扰，另外，要制备集成滤光片，其成品率随着集成数目的增加而呈指数下降。而且对于高密度集成滤光片，各个通道滤光片尺寸往往很小，很难在制备过程中对单通道滤光片进行测量、筛选。

发明内容

本发明目的在于提供一种可以实现低温下应用的多波段滤光片窄缝拼接的结构或方法，解决传统拼接胶合法易发生尺寸干扰、光串大和单片集成制备复杂、成品率低等问题。

本发明的低温下应用的多波段滤光片窄缝拼接组件，包括支撑板1、安装限位板2、多波段滤光片3及上盖板4，所述的支撑板1、安装限位板2及上盖板4均采用相同的低膨合金材料，投影外边界尺寸一致，表面需发黑处理；矩形支撑板1厚度为0.1～0.2mm，中部设有与滤光片数量相同的矩形下通光孔5，下通光孔5尺寸小于相应滤光片尺寸0.2～2mm；矩形安装限位板2的厚度与滤光片厚度一致，其内部设有与滤光片数量相同的矩形滤光片安装槽7，长度为a+0.5～a+1mm，宽度为b～b+0.05mm，其中a为滤光片长度，b为滤光片宽度，相邻滤光片安装槽7之间的挡条宽度为0.05～0.15mm；滤光片安装槽组的外侧设有应力释放槽8，长度与滤光片安装槽7长度一致，宽度为0.3～1mm；矩形上盖板4厚度为0.05～0.15mm，中部设有与滤光片数量相同的矩形上通光孔6，上通光孔6尺寸小于相应滤光片尺寸0.1～2mm。支撑板1上方，装配有安装限位板2，通过外边界对齐后用耐低温胶胶结固定，多波段滤光片3装配在安装限位板2相应的滤光片安装槽7内，每个滤光片两头均通过耐低温胶与支撑板1胶接固定，安装限位板2上方，装配有上盖板4，通过外边界对齐后用耐低温胶胶结固定。

本发明的具体制备方法或步骤如下：

A.选择合适的低膨胀合金材料板材，如4J29、4J42等，其中，支撑板1的厚度为0.1～0.2mm，和上盖板4厚度为0.05～0.1mm，安装限位板2厚度与滤光片厚度一致。

B.矩形支撑板1中部通过低应力加工方法加工若干个矩形下通光孔5，下通光孔5尺寸小于相应滤光片尺寸0.2～2mm；矩形安装限位板2通过低应力加工方法加工若干个矩形滤光片安装槽7，长度为a+0.5～a+1mm，宽度为b～b+0.05；滤光片安装槽组的外侧加工有应力释放槽8，长度与滤光片安装槽7长度一致，宽度为0.3～1mm；矩形上盖板4通过低应力加工方法加工若干个矩形上通光孔6，上通光孔6尺寸小于相应滤光片尺寸0.1～2mm。加工完成后，支撑板1、安装限位板2及上盖板4需表面发黑处理，以减少杂散光的影响。所述低应力加工方法包括化学刻蚀、精密激光成形等。

C.装配时，首先将支撑板1和安装限位板2通过外边界对齐后用耐低温胶胶结固定，再将多波段滤光片3小片一次性放入安装限位板2相应的滤光片安装槽7内，每个滤光片两头均通过耐低温胶胶接固定，最后将上盖板4通过外边界对齐后用耐低温胶胶结固定。

本发明的低温用多波段滤光片窄缝拼接组件有三个显著优点：一是采用支撑板1和上盖板4同时限光的结构，其中下通光孔5为精确限光，可有效降低背景辐射，减小探测器噪声，提高探测器性能，上通光孔6为粗略限光，并遮挡各波段滤光片切割边，有效降低因切割过程中边沿膜层崩裂而引入的杂光。二是设置独立的安装限位结构，通过精密激光加工或化学刻蚀等方法加工安装限位板2，滤光片安装槽7之间的挡条可以有效防止相邻波段间的光学串音，实现多波段滤光片3的一次性精确胶结装配，有效降低各波段滤光片装配过程中的尺寸干扰。而通常多波段滤光片3拼接时其限位结构直接设置在光阑上，通过机械铣加工等方式设置定位槽，而一体加工槽底难以有效清根，滤光片安装面平面度难以保证，从而难以实现窄缝和高精度拼接。三是支撑板1、安装限位板2及上盖板4均采用低膨胀合金材料，滤光片安装槽组的外侧设有应力释放槽8，可减小滤光片组件在低温应用时由于热失配引起的形变应力，而且装配前上述零件均表面发黑处理，可大大降低杂散光对器件性能的影响。

附图说明

图1多波段滤光片组件整体拼接示意图。

图2未装上盖板组件的俯视图。

图3装配上盖板后组件的俯视图。

1支撑板、2安装限位板、3多波段滤光片、4上盖板、5下通光孔、6上通光孔、7滤光片安装槽、8应力释放槽

具体实施方式：

一种低温用三波段滤光片窄缝拼接组件，包括支撑板1、安装限位板2、多波段滤光片3及上盖板4。支撑板1和上盖板4均选用厚度为0.1mm的可伐片，安装限位板2采用厚度0.25mm的可伐片，滤光片均为10mm×2mm×0.25mm的小片。支撑板1、安装限位板2和上盖板4的投影外边界尺寸一致，且均为矩形。支撑板1中设有3个矩形下通光孔5，长宽尺寸均为8.5mm×1.7mm，安装限位板2中滤光片安装槽7为矩形，长宽尺寸均为11mm×2mm，滤光片安装槽7之间挡条的宽度为0.15mm，应力释放槽8的长宽尺寸为11mm×0.4mm，上盖板4中设有3个矩形上通光孔6，长宽尺寸均为9mm×1.85mm。支撑板1和上盖板4均采用化学蚀刻法加工，加工完成后镀黑镍处理，滤光片采用大片镀膜后用划片机划成相应规格的小片。

装配时，首先将支撑板1和安装限位板2通过外边界对齐后用耐低温胶胶结固定，再将3个滤光片3小片一次性放入安装限位板2相应的滤光片安装槽7内，每个滤光片两头均通过耐低温胶胶接固定，最后将上盖板4通过外边界对齐后用耐低温胶胶结固定。

Claims (1)

1.一种低温下应用的多波段滤光片窄缝拼接组件，它包括支撑板(1)、安装限位板(2)、多波段滤光片(3)及上盖板(4)，其特征在于：

所述的支撑板(1)、安装限位板(2)及上盖板(4)均采用相同的低膨合金材料，外边界尺寸一致，表面发黑处理；支撑板(1)厚度为0.1～0.2mm，中部设有与滤光片数量相同的矩形下通光孔(5)，下通光孔(5)的长度和宽度尺寸小于相应滤光片尺寸0.2～2mm；矩形安装限位板(2)的厚度与滤光片厚度一致，其内部设有与滤光片数量相同的矩形滤光片安装槽(7)，长度为a+0.5～a+1mm，宽度为b～b+0.05mm，其中a为滤光片长度，b为滤光片宽度，相邻滤光片安装槽(7)之间的挡条宽度为0.05～0.15mm；滤光片安装槽组的外侧设有应力释放槽(8)，长度与滤光片安装槽(7)长度一致，宽度为0.3～1mm；上盖板(4)厚度为0.05～0.15mm，中部设有与滤光片数量相同的矩形上通光孔(6)，上通光孔(6)的长度和宽度尺寸小于相应滤光片尺寸0.1～2mm；

支撑板(1)与安装限位板(2)用耐低温胶胶结固定，多波段滤光片(3)装在安装限位板(2)相应的滤光片安装槽(7)内，每个滤光片两头均通过耐低温胶与支撑板(1)胶接固定，上盖板(4)安装在限位板(2)上方，通过耐低温胶与限位板(2)胶结固定。