CN115903116A - 荧光检测用消偏振陷波滤光片 - Google Patents
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Abstract
本发明属光学滤光片领域，尤其涉及一种荧光检测用消偏振陷波滤光片，包括基片上镀制的基础膜系，其膜系结构为：S|(2HaLbH2LbHaL)^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，通过更换材料改变比值调整陷波带宽；a、b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。本发明消偏振陷波滤光片在45°入射时具备可调节带宽的反射区，具有透射范围宽、陡度高及消偏振特性。
Description
技术领域
本发明属光学滤光片领域，尤其涉及一种荧光检测用消偏振陷波滤光片。
背景技术
陷波滤光片在光学系统中应用广泛。一般用于拉曼光谱、共焦和多光子显微镜、基于激光的荧光仪器，或其他生命科学应用。陷波滤光片是一种会选择性截止部分光谱，同时透射所有其他波长的滤光片。现有陷波滤光片设计方法均是基于入射角度为0°时的特定条件下的，按此方法设计的滤光片在45°使用时，由于偏振效应，P光和S光会产生较大分离，导致光谱曲线变形严重。同时受偏振效应的影响滤光片陡度低，不能满足荧光光学系统的使用需求。而对于45°入射使用的消偏振陷波滤光片则未见发表。例如：现有的0°陷波滤光片设计方法一般包含以下几种：(1)以(HL)^m做为初始结构，为 0°使用，45°使用无消偏振效果，反射范围宽，通带范围窄。(2) 陷波滤光片的褶皱或类褶皱设计，为0°使用，消偏振效果不好，膜系中存在多个极薄层，工艺实现难度大。
发明内容
针对现有技术的不足之处，本发明提供一种荧光检测用消偏振陷波滤光片。该消偏振陷波滤光片在45°入射时具备可调节带宽的反射区，具有透射范围宽、陡度高及消偏振特性。
为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：
荧光检测用消偏振陷波滤光片，包括基片上镀制的基础膜系，其膜系结构为：S|(2HaLbH2LbHaL)^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，通过更换材料改变比值调整陷波带宽；a、b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。
进一步地，本发明所述H采用TiO2、Nb2O5、Ta2O5、ZrO2、HfO2、 Al2O3或SiO2光学薄膜材料；所述L采用Ta2O5、ZrO2、HfO2、Al2O3、SiO2或MgF2光学薄膜材料。
进一步地，本发明当nL/nH比值逐渐接近1时，陷波带宽逐渐接近最窄；其中：nL为L折射率；nH为H折射率。
进一步地，本发明所述消偏振系数满足a+b<1。
本发明消偏振陷波滤光片在45°入射时具备可调节带宽的反射区，具有透射范围宽、陡度高及消偏振特性。具体地，本发明荧光检测用消偏振陷波滤光片膜系具备以下特征：
(1)光线45°入射时使用；
(2)具有可调节带宽的反射波段；
(3)反射波段以外两侧高透过带(T>90％),左侧具有200nm以上的透射带范围，右侧具有350nm以上透射带范围；
(4)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，左侧过渡带T50％偏振分离度小于2nm，右侧过渡带T50％偏振分离度小于6nm。
(5)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°整体光谱图；
图3为本发明45°P光、S光局部放大图。
具体实施方式
本发明消偏振陷波滤光片的膜系设计具备如下技术特点：
(1)光线45°入射时使用；
(2)具有可调节带宽的反射波段用以反射特定波段的光；
(3)反射波段以外两侧具有宽波段范围的高透过带；
(4)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。
以光谱要求：光线45°入射；陷波带宽28nm；
T>90％@315nm-518nm&553nm-530nm；
T<5％@526nm-541nm为例：
采用膜系基础结构S|(2HaLbH2LbHaL)^m|A
根据带宽要求选择高、低两种材料H:Ta2O5；L:SiO2；
给出初始消偏振系数a、b，a＝0.15；b＝0.42；
以及合适的循环次数m＝27；
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 Gradient方法优化，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，P光、S光偏振曲线见图3，图中可见T50％偏振分离度小于2nm，右侧过渡带T50％偏振分离度小于6nm。
表一：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.荧光检测用消偏振陷波滤光片，其特征在于，包括基片上镀制的基础膜系，其膜系结构为：S|(2HaLbH2LbHaL)^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，通过更换材料改变高低折射率比值调整陷波带宽；a、b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所述荧光检测用消偏振陷波滤光片，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所述荧光检测用消偏振陷波滤光片，其特征在于：所述H采用TiO2、Nb2O5、Ta2O5、ZrO2、HfO2、Al2O3或SiO2光学薄膜材料；所述L采用Ta2O5、ZrO2、HfO2、Al2O3、SiO2或MgF2光学薄膜材料。
4.根据权利要求3所述荧光检测用消偏振陷波滤光片，其特征在于：当nL/nH比值逐渐接近1时，陷波带宽逐渐接近最窄；其中：nL为L折射率；nH为H折射率。
5.根据权利要求4所述荧光检测用消偏振陷波滤光片，其特征在于：所述消偏振系数满足a+b<1。
Priority Applications (1)
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| CN202211322514.XA CN115903116A (zh) | 2022-10-27 | 2022-10-27 | 荧光检测用消偏振陷波滤光片 |
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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2022
- 2022-10-27 CN CN202211322514.XA patent/CN115903116A/zh active Pending
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