CN107703575A - 一种多通道集成滤光片及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种多通道集成滤光片，包括一块完整的基片，基片上设置有至少两处光学滤光片膜层。本发明还揭示了一种多通道集成滤光片的制造方法。本发明在一块完整的基片上设置多处光学滤光片膜层，以形成多个光学通道，光学通道之间相互隔绝，互不干扰，各自通过要求的光谱波段上的光线，实现滤光功能。由于是将多个光学滤光片膜层都制作在一片基片上，因此具有机械性能佳，在震动等恶劣环境中的耐受性能好的优点，而且光学滤光片膜层具有统一的基准面，装配调校容易，再者，体积较小，使得光学仪器的体积易于实现小型化。

Description

一种多通道集成滤光片及其制造方法
技术领域
本发明涉及光学仪器技术领域，具体涉及一种多通道集成滤光片及其制造方法。
背景技术
在现代光学仪器中，其中一种光学元件是滤光片，多通道滤光片是指集成有多个光学通道的滤光片。随着光学技术和空间遥感应用技术的发展，对多通道滤光片的需求越来越多。
现有技术中所公开的多通道滤光片是通过对许多片单一通道的单片滤光片进行精密切割，然后拼接胶粘而成。由此产生的多通道滤光片机械性能差，在震动等恶劣环境中的耐受性能不高，而且由于缺乏统一的基准面，装配调校困难，再者，具有体积较大的缺点，不利于光学仪器的小型化制造。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多通道集成滤光片及其制造方法。
为实现上述发明目的之一，本发明采用如下技术方案：
一种多通道集成滤光片，包括一块完整的基片，所述基片上设置有至少两处光学滤光片膜层。
为实现上述另一发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种多通道集成滤光片的制造方法，依次包括以下步骤：
S1、在基片待设置光学通道的一侧表面均匀涂覆光刻胶，采用光刻工艺处理涂覆有光刻胶的基片，仅保留光学通道设计区域内的光刻胶；
S2、通过蒸镀、电镀或印刷工艺在步骤S1所得基片留有光刻胶的一侧表面上设置质地松散的纳米掩膜层；
S3、通过光学高真空蒸镀工艺在步骤S2所得基片的纳米掩膜层上设置至少一层质地松散的金属膜层或介质膜层；
S4、采用光刻胶去除液与步骤S3所得基片反应，以得到光学通道设计区域内镂空，其它区域层叠覆盖有纳米掩膜层和金属膜层或者是介质膜层的基片；
S5、通过光学高真空蒸镀工艺在步骤S4所得基片待设置光学通道的一侧表面上形成光学滤光片膜层；
S6、采用纳米掩膜层和金属膜层或者是介质膜层的去除液与步骤S5所得基片反应，然后水洗，以得到只在光学通道设计区域内留有光学滤光片膜层的基片；
S7、重复上述步骤S1-S6，以在同一完整基片上设置至少两处光学滤光片膜层。
作为本发明进一步改进的技术方案，步骤S3中执行光学高真空蒸镀工艺的温度为室温至160摄氏度。
作为本发明进一步改进的技术方案，步骤S5中执行光学高真空蒸镀工艺的温度为150至300摄氏度。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述基片为玻璃、石英、蓝宝石、硅、锗、硫化锌、硒化锌光学基片材料中的一种。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述纳米掩膜层的材料选自Ag、Cu、Al、CaCO3、Na3AlF6、CaF2、BaF2、NaCl、ZnS、ZnSe和感光胶、PI胶中的一种。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述金属膜层或介质膜层的材料选自Ag、Cu、Al、CaCO3、Na3AlF6、CaF2、BaF2、NaCl、ZnS、ZnSe和感光胶、PI胶中的一种。
作为本发明进一步改进的技术方案，步骤S3中所述金属膜层或介质膜层为1-20层。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述光学滤光片膜层由SiO2、Ta2O5、Nb2O5、TiO2、ZrO2、Al2O3、MgF2中至少两种材料构成的膜结构层叠构成。
作为本发明进一步改进的技术方案，纳米掩膜层和金属膜层或者是介质膜层的去除液选自盐酸、硝酸、硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾、乙醇、乙醚、丙酮、IPA、石油醚中的一种或多种。
相对于现有技术，本发明的技术效果在于：
本发明在一块完整的基片上设置多处光学滤光片膜层，以形成多个光学通道，光学通道之间相互隔绝，互不干扰，各自通过要求的光谱波段上的光线，实现滤光功能。由于是将多个光学滤光片膜层都制作在一片基片上，因此具有机械性能佳，在震动等恶劣环境中的耐受性能好的优点，而且光学滤光片膜层具有统一的基准面，装配调校容易，再者，体积较小，使得光学仪器的体积易于实现小型化。
附图说明
图1是多通道集成滤光片的制造过程示意图。
具体实施方式
以下将结合具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
以下提供本发明的一种实施方式：
一种多通道集成滤光片，包括一块完整的基片，所述基片上设置有至少两处光学滤光片膜层。
需要说明的是，基片为扁平面状，本文中所述的基片表面均是指基片延伸面积较大的两个表面。
光学滤光片膜层可以设置于基片的同一侧表面上，也可以设置在基片的不同表面上。
请参见图1，一种多通道集成滤光片的制造方法，依次包括以下步骤：
S1、在基片1待设置光学通道的一侧表面均匀涂覆光刻胶2，采用光刻工艺处理涂覆有光刻胶2的基片1，仅保留光学通道设计区域内的光刻胶2；
S2、通过蒸镀、电镀或印刷工艺在步骤S1所得基片留有光刻胶的一侧表面上设置质地松散的纳米掩膜层3；
S3、通过光学高真空蒸镀工艺在步骤S2所得基片的纳米掩膜层上设置至少一层质地松散的金属膜层或介质膜层4；
S4、采用光刻胶去除液与步骤S3所得基片反应，以得到光学通道设计区域内镂空，其它区域层叠覆盖有纳米掩膜层和金属膜层或者是介质膜层的基片(纳米掩膜层和金属膜层或者是介质膜层均为质地松散的结构，光刻胶去除液得以由纳米掩膜层和金属膜层或者是介质膜层渗入，与光刻胶接触反应)；
S5、通过光学高真空蒸镀工艺在步骤S4所得基片待设置光学通道的一侧表面上形成光学滤光片膜层5(与金属膜层或者是介质膜层重合的光学滤光片膜层受附着面影响，也为质地松散的结构)；
S6、采用纳米掩膜层和金属膜层或者是介质膜层的去除液与步骤S5所得基片反应，然后水洗，以得到只在光学通道设计区域内留有光学滤光片膜层5的基片；
S7、重复上述步骤S1-S6，以在同一完整基片上设置至少两处光学滤光片膜层。
进一步的，步骤S3中执行光学高真空蒸镀工艺的温度为室温至160摄氏度。
进一步的，步骤S5中执行光学高真空蒸镀工艺的温度为150至300摄氏度。
进一步的，所述基片为玻璃、石英、蓝宝石、硅、锗、硫化锌、硒化锌光学基片材料中的一种。
进一步的，所述纳米掩膜层的材料选自Ag、Cu、Al、CaCO3、Na3AlF6、CaF2、BaF2、NaCl、ZnS、ZnSe和感光胶、PI胶中的一种。
进一步的，所述金属膜层或介质膜层的材料选自Ag、Cu、Al、CaCO3、Na3AlF6、CaF2、BaF2、NaCl、ZnS、ZnSe和感光胶、PI胶中的一种。
进一步的，步骤S3中所述金属膜层或介质膜层为1-20层。
进一步的，所述光学滤光片膜层由SiO2、Ta2O5、Nb2O5、TiO2、ZrO2、Al2O3、MgF2中至少两种材料构成的膜结构层叠构成。
进一步的，纳米掩膜层和金属膜层或者是介质膜层的去除液选自盐酸、硝酸、硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾、乙醇、乙醚、丙酮、IPA、石油醚中的一种或多种。
实施例1
以下将以四通道集成滤光片的制造方法为例对本发明进行说明。四通道集成滤光片是指同一片石英基片上包括B1～B4四个波段的带通滤光片。
一种四通道集成滤光片的制造方法，如下：
先制作好B1光学通道掩膜用的光刻模板，并将基片清洗干净、烘干；然后在基片表面上涂布满光刻胶，并使用匀胶机使胶层涂布均匀。通过光刻机将光刻模板的图案曝光，然后显影，使光刻模板的图案转移到表面覆盖满光刻胶的基片上，以使得B1光学通道位置上留有光刻胶，其余区域露出空白基片表面。
再通过蒸镀的方法将纳米掩膜材料NaCl覆盖在基片上，形成纳米掩膜层。
镀完纳米掩膜层后，再通过光学高真空蒸镀工艺，在室温至160摄氏度温度下，在整个基片上镀上一层金属膜层(Cu膜层)。
将上述制作有光刻胶、纳米掩膜层和金属膜层的基片一起与光刻胶去除液进行反应，得到B1光学通道所在位置是空白图案的基片，B1光学通道区域外均被纳米掩膜层NaCl和金属膜层Cu所掩盖；清洗并烘干带有空白B1光学通道图案的基片。
将清洗、烘干好的基片装入真空镀膜机，通过光学高真空蒸镀工艺，在150-300摄氏度下，依照B1光学通道处待形成的光学滤光片膜层结构，交替沉积高、低折射率的两种光学介质材料，在整个基片上形成B1光学通道的光学滤光片膜层。
将镀有B1光学通道光学滤光片膜层的基片一起与纳米掩膜层和金属膜层的去除液(酸)进行反应，然后水洗进一步去除NaCl层，除去B1光学通道外区域上的所有膜层，暴露出B1光学通道外区域上的空白区域，得到具有B1光学通道的半成品；
将半成品清洗、烘干，使用B2光学通道的光刻模板，重复以上所有步骤，得到具备B1和B2两个光学通道的半成品；
然后使用B3光学通道的光刻模板，同样重复以上步骤，得到具备B1、B2和B3三个光学通道的半成品；
最后使用B4光学通道的光刻模板，同样重复以上步骤，得到具备B1、B2、B3和B4四个光学通道的制成品。
相对于现有技术，本发明的技术效果在于：
本发明在一块完整的基片上设置多处光学滤光片膜层，以形成多个光学通道，光学通道之间相互隔绝，互不干扰，各自通过要求的光谱波段上的光线，实现滤光功能。由于是将多个光学滤光片膜层都制作在一片基片上，因此具有机械性能佳，在震动等恶劣环境中的耐受性能好的优点，而且光学滤光片膜层具有统一的基准面，装配调校容易，再者，体积较小，使得光学仪器的体积易于实现小型化。
最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施方式技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种多通道集成滤光片，其特征在于，包括一块完整的基片，所述基片上设置有至少两处光学滤光片膜层。
2.一种多通道集成滤光片的制造方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
S1、在基片待设置光学通道的一侧表面均匀涂覆光刻胶，采用光刻工艺处理涂覆有光刻胶的基片，仅保留光学通道设计区域内的光刻胶；
S2、通过蒸镀、电镀或印刷工艺在步骤S1所得基片留有光刻胶的一侧表面上设置质地松散的纳米掩膜层；
S3、通过光学高真空蒸镀工艺在步骤S2所得基片的纳米掩膜层上设置至少一层质地松散的金属膜层或介质膜层；
S4、采用光刻胶去除液与步骤S3所得基片反应，以得到光学通道设计区域内镂空，其它区域层叠覆盖有纳米掩膜层和金属膜层或者是介质膜层的基片；
S5、通过光学高真空蒸镀工艺在步骤S4所得基片待设置光学通道的一侧表面上形成光学滤光片膜层；
S6、采用纳米掩膜层和金属膜层或者是介质膜层的去除液与步骤S5所得基片反应，然后水洗，以得到只在光学通道设计区域内留有光学滤光片膜层的基片；
S7、重复上述步骤S1-S6，以在同一完整基片上设置至少两处光学滤光片膜层。
3.根据权利要求2所述的一种多通道集成滤光片的制造方法，其特征在于，步骤S3中执行光学高真空蒸镀工艺的温度为室温至160摄氏度。
4.根据权利要求2所述的一种多通道集成滤光片的制造方法，其特征在于，步骤S5中执行光学高真空蒸镀工艺的温度为150至300摄氏度。
5.根据权利要求2所述的一种多通道集成滤光片的制造方法，其特征在于，所述基片为玻璃、石英、蓝宝石、硅、锗、硫化锌、硒化锌光学基片材料中的一种。
6.根据权利要求2所述的一种多通道集成滤光片的制造方法，其特征在于，所述纳米掩膜层的材料选自Ag、Cu、Al、CaCO3、Na3AlF6、CaF2、BaF2、NaCl、ZnS、ZnSe和感光胶、PI胶中的一种。
7.根据权利要求2所述的一种多通道集成滤光片的制造方法，其特征在于，所述金属膜层或介质膜层的材料选自Ag、Cu、Al、CaCO3、Na3AlF6、CaF2、BaF2、NaCl、ZnS、ZnSe和感光胶、PI胶中的一种。
8.根据权利要求2所述的一种多通道集成滤光片的制造方法，其特征在于，步骤S3中所述金属膜层或介质膜层为1-20层。
9.根据权利要求2所述的一种多通道集成滤光片的制造方法，其特征在于，所述光学滤光片膜层由SiO2、Ta2O5、Nb2O5、TiO2、ZrO2、Al2O3、MgF2中至少两种材料构成的膜结构层叠构成。
10.根据权利要求2所述的一种多通道集成滤光片的制造方法，其特征在于，纳米掩膜层和金属膜层或者是介质膜层的去除液选自盐酸、硝酸、硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾、乙醇、乙醚、丙酮、IPA、石油醚中的一种或多种。
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