CN115639638A - 多通道荧光检测用低角度效应多陷波分色滤光片 - Google Patents
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Abstract
本发明属光学滤光片领域，尤其涉及一种多通道荧光检测用低角度效应多陷波分色滤光片，包括基片上镀制的基础膜系，其膜系结构为：S|k(0.5LcHbL2aHbLcH0.5L)^m|A；其中：S为玻璃基底；A为空气；H为高折射率材料；L为低折射率材料，其中k为波长系数，调整波长系数可调整陷波位置和选择合适的陷波带宽；a为陷波系数，通过调整陷波系数调节陷波数量和角度偏移程度；b、c为消偏振系数，通过调整消偏振系数调整消偏振程度；m为膜系的总体循环个数，决定膜系的陡度和截止深度。本发明在45°入射时具备低角度效应，具有透射范围宽、陡度高及消偏振特性，可实现多个陷波带且陷波个数可调。
Description
技术领域
本发明属光学滤光片领域，尤其涉及一种多通道荧光检测用低角度效应多陷波分色滤光片。
背景技术
分色滤光片在荧光检测系统中主要是用来分离激发光和发射光。典型的多通道荧光检测应用如多通道PCR检测、数字PCR检测和基因测序中，要求多靶点同时检测，光路中同时存在多个波长的激发光和多个谱段的荧光以及检焦系统波段，通道个数的增多压缩了通道间隔，对分色滤光片的陡度和宽角度适应性提出了更高的要求。常规的多通道荧光检测方式是多个单通道激发光同时激发出相应个数的单通道发射光。近期随着多通道荧光检测技术的发展和新型荧光试剂的研制，出现了新的方法，即一个激发光通道激发出多个发射光通道，系统中存在多个这样的激发发射组，分色镜需把多个激发发射组中的激发光和发射光分离。
对于传统的多通道荧光检测方式，公开号为CN113917587A专利披露了一种用于多色荧光检测的多色荧光检测用多通带消偏振二向分色滤光片，由基底及高陡度消偏振多通带二向分色镜膜系构成；膜系结构为：S|[(aL HL bH LH aL)^m]|A；或S|[(aL HLH bL HLHaL)^m]|A；其中：S为玻璃基底；A为空气；H为高折射率材料；L为低折射率材料；H、L均为光学厚度为λ0/4的膜层；a为峰位系数，b为通带消偏振系数，m为基础膜系的总体循环个数。该发明在45°入射时具有高陡度、消偏振的光谱特性且各适配波段位置和消偏振类型可以灵活调整。但上述滤光片其通带范围窄，截止范围宽，不适用于单激发通道激发多个发射光通道这种方式的多通道荧光检测系统，并且因其不具备低角度效应，没有好的宽角度适用性。
发明内容
针对现有技术的不足之处，本发明提供一种多通道荧光检测用低角度效应多陷波分色滤光片。该多陷波分色滤光片在45°入射时具备低角度效应，具有透射范围宽、陡度高及消偏振特性，可实现多个陷波带且陷波个数可调。
为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：
多通道荧光检测用低角度效应多陷波分色滤光片，包括基片上镀制的基础膜系，其膜系结构为：S|k(0.5LcHbL2aHbLcH0.5L)^m|A；其中：S为玻璃基底；A为空气；H为高折射率材料；L为低折射率材料，其中k为波长系数，调整波长系数可调整陷波位置和选择合适的陷波带宽；a为陷波系数，通过调整陷波系数调节陷波数量和角度偏移程度；b、c为消偏振系数，通过调整消偏振系数调整消偏振程度；m为膜系的总体循环个数，决定膜系的陡度和截止深度。
进一步地，本发明H与L的厚度均为光学厚度为λ0/4的膜层。
λ0为滤光片中心波长。
进一步地，本发明所述H采用TiO2、Nb2O5或Ta2O5光学薄膜材料；所述L采用SiO2光学薄膜材料。
进一步地，本发明所述a数值取1为双陷波；a数值取2为3陷波，a数值取3为4陷波；a数值取4为5陷波。
进一步地，本发明所述消偏振系数满足b+c<1。
本发明多陷波分色滤光片在45°入射时具备低角度效应，具有透射范围宽、陡度高及消偏振特性，可实现多个陷波带且陷波个数可调。具体地，本发明多通道荧光检测用低角度效应多陷波分色滤光片膜系具备以下特征：
(1)光线45°入射时使用；
(2)低角度偏移效应，入射角范围(42～48°)，光谱波长偏移小于12nm；
(3)陷波数量可调；
(4)高透过(T>90％)带范围远大于陷波范围；
(5)滤光片通带和反射带之间的两个过渡带，同时具备10nm以内高陡度，所有过渡带T50％偏振分离度小于5nm；
(6)采用两种材料设计，膜层规整无极薄层，具有较高的可制备性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。本发明的保护范围不仅局限于下列内容的表述。
图1为本发明膜系结构图；
图2为本发明45°五陷波分色滤光片整体全光谱图；
图3为本发明45°三陷波分色滤光片整体全光谱图。
具体实施方式
多通道荧光用低角度效应多陷波分色滤光片具备如下技术特点：
(1)光线45°入射时使用；
(2)宽角度使用范围，低角度偏移效应；
(3)多个(2个以上)反射带；
(4)除反射带外具有宽波段范围的高透过带；
(5)滤光片通带和反射带之间的两个过渡带，同时具备高陡度和低偏振分离度。
实施例1
如图所示，以光谱要求：光线45°入射，五陷波分色滤光片；
T>90％@380nm-398nm&412nm-440nm&454nm-496nm&510nm-570nm&585nm-672nm&696nm-820nm；
T<5％@401nm-408nm&443nm-450nm&498nm-505nm&573nm-580nm&677nm-689nm；42～48°光谱波长偏移小于12nm为例：
采用膜系基础结构S|k(0.5LcHbL2aHbLcH0.5L)^m|A
选择高、低两种材料H:Ta2O5；L:SiO2；
根据陷波个数和角度偏移度确定陷波系数a＝4；
根据陷波位置调整波长系数k＝1；
给出初始消偏振系数b、c，b＝0.18；c＝0.47；
以及合适的循环次数m＝22；
通过计算机软件微调消偏振系数使其达到更小的偏振分离。
利用计算机软件对设定目标值采用Conjugate和Optimac组合优化方法，根据实际计算结果，获得最终膜系。设计中各层厚度分布见表一，设计曲线见图2。
表一：各层厚度分布
实施例2
如图所示，以光谱要求：光线45°入射，三陷波分色滤光片；
T>90％@380nm-418nm&438nm-510nm&531nm-661nm&698nm-958nm；
T<5％@421nm-433nm&514nm-525nm&668nm-689nm为例：
采用膜系基础结构S|k(0.5LcHbL2aHbLcH0.5L)^m|A；
选择高、低两种材料H:Ta2O5；L:SiO2；
根据陷波个数和角度偏移度确定陷波系数a＝2；
根据陷波位置调整波长系数k＝1；
给出初始消偏振系数b、c，b＝0.2；c＝0.5；
以及合适的循环次数m＝25；
通过计算机软件微调消偏振系数使其达到更小的偏振分离。
利用计算机软件对设定目标值采用Conjugate和Optimac组合优化方法，根据实际计算结果，获得最终膜系。设计中各层厚度分布见表二，设计曲线见图3。
表二：各层厚度分布
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.多通道荧光检测用低角度效应多陷波分色滤光片，其特征在于，包括基片上镀制的基础膜系，其膜系结构为：S|k(0.5LcHbL2aHbLcH0.5L)^m|A；其中：S为玻璃基底；A为空气；H为高折射率材料；L为低折射率材料，其中k为波长系数，调整波长系数可调整陷波位置和选择合适的陷波带宽；a为陷波系数，通过调整陷波系数调节陷波数量和角度偏移程度；b、c为消偏振系数，通过调整消偏振系数调整消偏振程度；m为膜系的总体循环个数，决定膜系的陡度和截止深度。
2.根据权利要求1所述多通道荧光检测用低角度效应多陷波分色滤光片，其特征在于：H与L的厚度均为光学厚度为λ0/4的膜层。
3.根据权利要求2所述多通道荧光检测用低角度效应多陷波分色滤光片，其特征在于：所述H采用TiO2、Nb2O5或Ta2O5光学薄膜材料；所述L采用SiO2光学薄膜材料。
4.根据权利要求3所述多通道荧光检测用低角度效应多陷波分色滤光片，其特征在于：所述a数值取1为双陷波；a数值取2为3陷波，a数值取3为4陷波；a数值取4为5陷波。
5.根据权利要求4所述多通道荧光检测用低角度效应多陷波分色滤光片，其特征在于：所述消偏振系数满足b+c<1。
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