CN104101932A - 一种消除半波孔的短波通滤光片 - Google Patents

一种消除半波孔的短波通滤光片 Download PDF

Info

Publication number
CN104101932A
CN104101932A CN201410336342.0A CN201410336342A CN104101932A CN 104101932 A CN104101932 A CN 104101932A CN 201410336342 A CN201410336342 A CN 201410336342A CN 104101932 A CN104101932 A CN 104101932A
Authority
CN
China
Prior art keywords
film
wave
periodic structure
pass filter
short
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410336342.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104101932B (zh
Inventor
焦宏飞
赵阳
鲍刚华
程鑫彬
王占山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tongji University
Original Assignee
Tongji University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tongji University filed Critical Tongji University
Priority to CN201410336342.0A priority Critical patent/CN104101932B/zh
Publication of CN104101932A publication Critical patent/CN104101932A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104101932B publication Critical patent/CN104101932B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Optical Filters (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Abstract

本发明属于薄膜光学领域，具体涉及一种消除半波孔的短波通滤光片，主要针对短波通滤光片中影响半波孔的一个关键因素——材料非均质性。膜系设计包含两部分：薄膜周期结构和与基板和空气的导纳匹配层。薄膜由H和L组成，H，L分别表示光学厚度为1/4参考波长的高、低折射率膜层。膜系基本周期结构为（0.5LH0.5LHL），周期为N，参考波长为高反射带中心波长。采用常规薄膜设计软件，在基板与薄膜周期结构之间，空气与薄膜周期结构之间分别添加匹配层，得到消除半波孔的膜系设计。该发明将薄膜基本周期结构的导纳误差降到近似为零，该发明直接针对半波孔进行设计和优化，不再回避半波孔，具有理想的透射带宽。该发明具有针对性强、品质高、简单易行的特点。

Description

一种消除半波孔的短波通滤光片
技术领域
本发明属于光学薄膜领域，具体涉及一种消除半波孔的短波通滤光片。
背景技术
在光学薄膜中, 短波通截止滤光片是经常用到的一种膜系, 它要求在长波截止, 短波透过；它的基本周期结构为（0.5L H 0.5L），其中H 、L分别表示光学厚度为1 /4参考波长的高、低折射率膜层。在短波通滤光片的实际制备中往往会在通带区域, 即反射带中心波长的一半处出现一个反射峰，我们称之为半波孔，也有称它为滤光片的半波跌落。它的出现极大地影响了短波通滤光片的光，谱性能, 甚至可能根本无法使用。
对于产生半波孔的原因, 国内外许多专家学者进行了广泛研究。 普遍认为薄膜折射率的非均质性是造成短波通半波孔的一个重要原因。对于常规的薄膜设计软件，其设计参数主要包含折射率和膜层厚度等，但不包含折射率非均质性，因此，在设计薄膜时，无法解决由折射率非均质性引起的半波孔问题，也因此无法制备出消除半波孔的短波通滤光片。
发明内容
本发明利用常规薄膜设计软件，提供了一种可消除半波孔的简单设计方法，由此可制备出消除半波孔的短波通滤光片。
本发明提出的消除半波孔的短波通滤光片，所述滤光片包括基板、薄膜周期结构和导纳匹配层，所述薄膜周期结构为0.5LH0.5LHL，周期为N，参考波长为高反射带中心波长，其中： H , L分别表示光学厚度为1 /4参考波长的高、低折射率膜层；采用常规薄膜设计软件，在基板与薄膜周期结构之间，空气与薄膜周期结构之间分别添加匹配层 ；基本周期的总厚度为参考波长的一个波长光学厚度。
对于H0.5LH，设高折射率材料H、低折射率材料L和基板在半波处的折射率分别为n H , n L 和n S ，则新结构导纳为：
                                                                                          
结果中不含与H相关的因子，同时由于我们常用的低折射率材料为SiO2,其非均质性很小，可忽略，这意味着，无论H是否有非均质性，导纳的轨迹都是一个封闭的圆。
对于常规基本周期结构（0.5LH0.5L），理想情况下基本周期在半波长的导纳曲线是一系列封闭的整圆，相当于虚设层，此时导纳起点和终点的距离为零。当薄膜，通常是高折射率薄膜，具有非均质性时，导纳轨迹不再是一个封闭的曲线，终点与起点之间的距离不再为零，从而破坏了基本周期与空气和基板原有的匹配，产生半波孔。
本发明通过将常规基本周期（0.5LH0.5L）结构改为（0.5L H0.5LH L），可消除由高折射率薄膜非均质性引起的导纳偏差。这是本发明的核心。
因此，结构（0.5L H0.5LH L）在半波位置的导纳轨迹也将是一个封闭的圆，见图3所示，基本周期的总厚度为参考波长的一个波长光学厚度，由此，在参考波长处将满足高反射膜的条件。综上所述，非均质性引起的导纳偏差都会被新的基本周期结构抑制，最终保持半波附近的透射率对非均质性不敏感，从而可以制备出不受非均质性影响的消除了半波孔的短波通滤光片。
本发明具有以下的技术效果：
1.  可有效消除非均质性对半波孔的影响。相比与常规膜系，无论高折射率薄膜是否有非均质性，半波孔都将不会出现，表明非均质性与光谱不相关；
2.  本发明方法简单易行。利用计算机，借助于常规薄膜设计软件即可完成；
3.  本发明方法针对性强、品质高。此方法直接针对影响半波孔最关键的因素而对薄膜设计进行改善处理，针对性强，可大幅度提升产品的良品率。
附图说明
图1 本发明单个基本周期的膜系结构示意图。
图2 本发明短波通滤光片结构示意图。
图3 本发明单个周期的膜系结构导纳示意图。
图4垂直入射时，(a)HfO2/SiO2常规膜系(0.5L H0.5L)^15优化后，考虑非均质性inh-4%和不考虑非均质性inh-0时的透射率光谱。(b)HfO2/SiO2本发明膜系(0.5L H0.5LH L)^15优化后，考虑非均质性inh-4%和不考虑非均质性inh-0时的透射率光谱。
图5垂直入射时，(a)ZrO2/SiO2常规膜系(0.5L H0.5L)^17优化后，考虑非均质性inh-4%和不考虑非均质性inh-0时的透射率光谱。(b)ZrO2/SiO2本发明膜系(0.5L H0.5LH L)^17优化后，考虑非均质性inh-4%和不考虑非均质性inh-0时的透射率光谱。
图中标号：1为空气，2为导纳匹配层，3为薄膜周期结构，4为基板。
具体实施方式
下面通过实施例结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1： 
制备强激光系统中常用的HfO2/SiO2短波通滤光片，要求基频高反射，倍频高透射。
膜系设计可以通过如下方法求得：
用L代表SiO2，折射率设为1.46，H为HfO2，其平均折射率为1.95,线性非均质性为-4%。此处不考虑薄膜和基底的吸收。常规膜系周期结构为：（0.5LH0.5L），周期15，利用常规薄膜设计软件添加周期结构与基板和空气的导纳匹配层，如图4(a）中光谱。本发明膜系周期结构为：（0.5LH0.5LHL），周期15，利用常规薄膜设计软件添加周期结构与基板和空气的导纳匹配层，可得到消除半波孔的设计，如图4 (b)中光谱。
通过对比光谱发现，更改基本周期后的光谱，半波孔消失了，且有非均质性的设计光谱与无非均质性的设计光谱基本重合，说明非均质性对新的周期结构膜系没有影响。综上，相对常规膜系，本发明膜系是一种对非均质性不敏感的膜系设计。
实施例2：
制备强激光系统中常用的ZrO2/SiO2短波通滤光片，要求基频高反射，倍频高透射。
膜系设计可以通过如下方法求得：
用L代表SiO2，折射率设为1.46，H为ZrO2，其平均折射率为1.9,线性非均质性为-4%。此处不考虑薄膜和基底的吸收。常规膜系周期结构为：（0.5LH0.5L），周期17，利用常规薄膜设计软件添加周期结构与基板和空气的导纳匹配层，如图5 (a）中光谱。本发明膜系周期结构为：（0.5LH0.5LHL），周期17，利用常规薄膜设计软件添加周期结构与基板和空气的导纳匹配层，可得到消除半波孔的设计，如图5 (b)中光谱。
通过对比光谱发现，更改基本周期后的光谱，半波孔消失了，且有非均质性的设计光谱与无非均质性的设计光谱基本重合，说明非均质性对新的周期结构膜系没有影响。综上，相对常规膜系，本发明膜系是一种对非均质性不敏感的膜系设计。

Claims (1)

1.一种消除半波孔的短波通滤光片，其特征在于所述滤光片包括基板、薄膜周期结构和导纳匹配层，所述薄膜基本周期结构为0.5LH0.5LHL，周期为N，参考波长为高反射带中心波长，其中： H , L分别表示光学厚度为1 /4参考波长的高、低折射率膜层；采用常规薄膜设计软件，在基板与薄膜周期结构之间，空气与薄膜周期结构之间分别添加匹配层；基本周期的总厚度为参考波长的一个波长光学厚度。
CN201410336342.0A 2014-07-16 2014-07-16 一种消除半波孔的短波通滤光片 Active CN104101932B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410336342.0A CN104101932B (zh) 2014-07-16 2014-07-16 一种消除半波孔的短波通滤光片

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410336342.0A CN104101932B (zh) 2014-07-16 2014-07-16 一种消除半波孔的短波通滤光片

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104101932A true CN104101932A (zh) 2014-10-15
CN104101932B CN104101932B (zh) 2016-06-22

Family

ID=51670217

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410336342.0A Active CN104101932B (zh) 2014-07-16 2014-07-16 一种消除半波孔的短波通滤光片

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104101932B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107037521A (zh) * 2017-06-22 2017-08-11 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种121.6nm窄带负滤光片及其制备方法
CN112230325A (zh) * 2020-10-29 2021-01-15 沈阳仪表科学研究院有限公司 周期对称结构的抑制高级次反射短波通膜系滤光片

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4931315A (en) * 1986-12-17 1990-06-05 Gte Products Corporation Wide angle optical filters
CN2407015Y (zh) * 1999-12-23 2000-11-22 中国科学院光电技术研究所 消除短波通截止滤光片半波孔的装置
CN103235355A (zh) * 2013-04-01 2013-08-07 同济大学 一种抑制半波孔的倍频分束薄膜

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4931315A (en) * 1986-12-17 1990-06-05 Gte Products Corporation Wide angle optical filters
CN2407015Y (zh) * 1999-12-23 2000-11-22 中国科学院光电技术研究所 消除短波通截止滤光片半波孔的装置
CN103235355A (zh) * 2013-04-01 2013-08-07 同济大学 一种抑制半波孔的倍频分束薄膜

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
韩金等: "基于等效层法分析对称性倍频分束镜的半波孔", 《光学学报》 *
黄伟等: "消除短波通截止滤光片半波孔的方法", 《光学仪器》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107037521A (zh) * 2017-06-22 2017-08-11 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种121.6nm窄带负滤光片及其制备方法
CN112230325A (zh) * 2020-10-29 2021-01-15 沈阳仪表科学研究院有限公司 周期对称结构的抑制高级次反射短波通膜系滤光片
CN112230325B (zh) * 2020-10-29 2022-11-04 沈阳仪表科学研究院有限公司 周期对称结构的抑制高级次反射短波通膜系滤光片

Also Published As

Publication number Publication date
CN104101932B (zh) 2016-06-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107664780B (zh) 电介质纳米砖阵列结构及其用作高反膜和高透膜的应用
CN110687681B (zh) 一种光学膜系优化设计方法及产品
CN101515044A (zh) 亚波长金属偏振分束光栅的优化设计方法
CN103728685A (zh) 梯形金属介质膜宽带脉冲压缩光栅
CN109856707A (zh) 一种宽波段超低反射率的增透膜
CN107300783A (zh) 一种可见光、激光与中红外波段分色元件及设计方法
CN104101932A (zh) 一种消除半波孔的短波通滤光片
CN109471211B (zh) 一种消偏振合束镜薄膜及其设计方法
CN110703437A (zh) 一种用于消偏振截止滤光片的构建方法
CN102097745A (zh) 对称刻蚀槽反射形成布拉格光栅的波长可调谐激光器
CN102998731A (zh) 用于空间激光通信的三波段光学滤光片
CN101750676A (zh) 一种光纤端面的镀膜方法
CN203965647U (zh) 一种采用两种镀膜材料的光学增透膜
CN104765084A (zh) 一种激光双波段高反射介质膜及其制备方法
CN103018796B (zh) 一种光学显示用双膜系pc镜片及其制备方法
CN103235355B (zh) 一种抑制半波孔的倍频分束薄膜
CN209182538U (zh) 一种高增透抗反射光学薄膜
CN208832370U (zh) 光导花纹结构
CN104777537B (zh) 1×2高效率反射式光栅
CN107092098A (zh) 一种冰洲石与玻璃组合的90°分束偏光镜
TWM590313U (zh) 堆疊式光伏電池
CN103176281A (zh) 一种高功率激光空间滤波器及其制作方法
CN206486442U (zh) 一种减反射调光玻璃
CN206573735U (zh) 一种红外反射复合薄膜
CN202330751U (zh) 高反射率超白银镜

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant