CN106324737B - 一种以蓝宝石为基底的短波红外带通滤光片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种以蓝宝石为基底的短波红外带通滤光片，该滤光片使用了硅、一氧化硅和二氧化硅为不同折射率的膜层材料，在基底的两个表面分别沉积多层光学薄膜。一氧化硅作为间隔层膜层材料，降低了硅薄膜在带通区域存在吸收的影响。该滤光片元件可以使得在1.36～1.39微米(μm)区间具有良好的透光效果，平均透过率＞90％；在0.80～1.34μm和1.41～1.80μm区间截止，透过率小于1％。短波红外具有高灵敏度、高分辨率、昼夜成像等优点，广泛应用于遥感、测量等领域。该带通滤光片在短波红外具有很好的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种短波红外带通滤光片，具体指一种以蓝宝石为基底的短波红外带通滤光片。
背景技术
短波红外可以提供可见光、微光夜视、中波、长波红外所不能提供的信息。短波红外成像具有高灵敏度、高分辨率、昼夜成像、无需低温制冷等优点，对红外波段全面获取目标的信息具有重要意义，可广泛应用于空间探测、遥感探测、夜视和生物医学等领域。
InGaAs短波红外焦平面探测器是现阶段使用较为广泛的一种短波红外探测器，其响应波长范围为0.9～1.7μm。在航天遥感应用中，1.36～1.39微米波段在短波红外探测中具有重要应用价值，可用于区分云、雾和卷云的探测和土壤湿度、植被的探测，对气象科学研究、农业和环境监测有重要价值。短波红外带通滤光片可实现探测器的精细分光，对于短波红外探测技术具有重要作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种以蓝宝石片为基底的短波红外带通滤光片该滤光片元件可以使得在1.36～1.39μm区间具有良好的透光效果，可应用于短波红外探测器中。
本发明的技术方案是：在双面抛光的蓝宝石基底两面分别沉积带通膜系和截止膜系。
本发明的滤光片由正面带通膜系1、基片2和背面截止膜系3组成，在基底的一面沉积正面带通膜系1，在基底的另一面沉积截止膜系3。
正面带通膜系1的膜系结构为：
基底/H L H 2M H L H L H L H 2M H L H L H L H 2M H L H L/空气其中，H表示一个λ0/4光学厚度的Si膜层，L表示一个λ0/4光学厚度的SiO2膜层，M表示一个λ0/4光学厚度的SiO膜层，λ0为中心波长，M前的数字为膜层的厚度比例系数；
反面截止膜系3的膜系结构为：
基底/0.69H 0.76L 1.01H(1L 1H)4.99L0.68H 2.38L/空气
其中，H表示一个λ0/4光学厚度的Si膜层，L表示一个λ0/4光学厚度的SiO2膜层，λ0为中心波长，H与L前的数字为膜层的厚度比例系数。
本发明由于硅材料在此波段具有一定的吸收，所以采用一氧化硅薄膜作为间隔层的设计，减少硅薄膜的厚度，以获得更高的带通透过率。
本发明由于带通膜系不能完全实现0.80-1.34μm的截止宽度，所以背面采用截止膜系的设计，实现短波截止范围至0.80μm。
本发明优点在于：提出了一种短波红外滤光片，该滤光片元件可以使得在1.36～1.39μm区间具有良好的透光效果，平均透过率＞90％；在0.80～1.34μm和1.41～1.80μm区间截止，透过率小于1％。可以很好的应用于短波红外探测器中，实现光谱的带通分光。
附图说明
图1为蓝宝石基底的一种短波红外带通滤光片正面带通膜系及背面截止膜系排列的剖面结构示意图。图中(1)为正面带通膜系，(2)为蓝宝石基片，(3)为背面截止膜系。
图2为短波带通滤光片的光谱透过率设计曲线。该设计曲线选取材料参数时考虑了硅薄膜的吸收。
图3为蓝宝石基底的一种短波红外带通滤光片的光谱透过率曲线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进一步详细说明。
本发明短波红外带通滤光片，带通区间为1.36～1.39μm，截止区为0.80～1.34μm和1.41～1.80μm，以Si为高折射率材料，SiO2为低折射率材料，SiO为间隔层薄膜材料。
本发明短波红外带通滤光片正面带通膜系为多层规整法布里-珀罗膜系结构，背面截止膜系为多层膜非规整膜系结构。膜系沉积采用石英晶体监控和光学直接监控互补的监控方式，控制膜层厚度沉积误差，得到接近设计的结果。
正面带通膜系1选取中心波长为1.375μm，通过膜系设计软件优化，膜系结构为：
基底/H L H 2M H L H L H L H 2M H L H L H L H 2M H L H L/空气
其中，H表示一个λ0/4光学厚度的Si膜层，L表示一个λ0/4光学厚度的SiO2膜层，M表示一个λ0/4光学厚度的SiO膜层，中心波长λ0为1.375μm，M前的数字为膜层的厚度比例系数。
背面截止膜系3选取中心波长0.92μm，通过膜系设计软件优化，膜系结构为：
基底/0.69H 0.76L 1.01H(1L 1H)4.99L 0.68H 2.38L/空气
其中，H表示一个λ0/4光学厚度的Si膜层，L表示一个λ0/4光学厚度的SiO2膜层，中心波长λ0为0.92μm，H、L前的数字为膜层的厚度比例系数。为增强薄膜可靠性，薄膜沉积前采用离子源辅助轰击清洗基片，选择阳极电压为190伏特，阴极电流为4安培，轰击10分钟。基片沉积温度控制在250±2℃。Si薄膜沉积速率为0.5nm/s，SiO薄膜沉积速率为1nm/s，SiO2薄膜沉积速率为1nm/s。
Claims (1)
1.一种以蓝宝石为基底的短波红外带通滤光片，其结构为：在基底的一面沉积正面带通膜系(1)，在基底的另一面沉积反面截止膜系(3)，其特征在于：
a、所述的正面带通膜系(1)的膜系结构为：
基底/H L H 2M H L H L H L H 2M H L H L H L H 2M H L H L/空气，
其中，H表示一个λ0/4光学厚度的Si膜层，L表示一个λ0/4光学厚度的SiO2膜层，M表示一个λ0/4光学厚度的SiO膜层，λ0为中心波长，M前的数字为膜层的厚度比例系数；
b、所述的反面截止膜系(3)的膜系结构为：
基底/0.69H0.76L 1.01H(1L 1H)4.99L 0.68H 2.38L/空气，
其中，H表示一个λ0/4光学厚度的Si膜层，L表示一个λ0/4光学厚度的SiO2膜层，λ0为中心波长，H与L前的数字为膜层的厚度比例系数。
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