CN206741017U - 一种锗基底中红外带通滤光片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种锗基底中红外带通滤光片，该带通滤光片使用了锗（Ge）和硫化锌（ZnS）为不同折射率的膜层材料，使用物理气相沉积（PVD）的方法，并以离子源辅助沉积与合适的基底烘烤温度等特定工艺条件，在锗基底的两个表面分别沉积多层非规整的膜层。该带通滤光片元件可以使得在3.8‑4.9微米（μm）区间具有良好的透光效果，平均透过率＞95%，在1‑3.5um和5.1‑7um波段内高度截止，可以有效提高红外探测器的光学效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及红外光学薄膜技术，具体指一种以单晶锗为基底的在1-3.5um和5.1-7um波段内截止，在3.8-4.9um波段内透射的中波红外带通滤光片。
背景技术
滤光片是一种非常重要的光学元件，它的主要功能是分割光谱带，带通滤光片就是把一定区间内的光谱分为两部分，一部分不允许光通过的称为截止区，另一部分要求光充分通过的称为带通区。与增透膜和高反射膜一样，滤光片也是薄膜光学中的重要组成部分。在各种光学系统中，带通滤光片都有着十分重要的作用。红外带通滤光片主要应用于红外光谱探测系统，具有虑除背景杂波作用，对提高信噪比、改善光学系统的性能具有重要意义，在航空航天领域有着非常重要的应用。
发明内容
本实用新型提出设计了锗基底上的一种中波红外带通滤光片，可以使用在各种红外探测系统中以减少背景噪声的影响，增强信号强度，提高探测器响应。
本实用新型的技术方案是：在双面抛光的单晶锗的两个表面分别交替沉积Ge和ZnS膜层。
本实用新型的带通滤光片由正面膜系（1）、基片（2）和背面膜系（3）组成，在基底的一面沉积正面膜系（1），由Ge和ZnS交替组成，共22层；在基底的另一面沉积背面膜系（3），由Ge和ZnS交替组成，共38层。
正面膜系（1）的膜系结构为：
基底/0.185H 0.933L 0.258H 0.834L 0.382H 0.495L 0.460H 0.623L0.287H0.815L 0.337H 0.557L 0.429H 0.663L 0.294H 0.757L 0.396H 0.499L 0.447H 0.720L0.227H 0.471L /空气
背面膜系（3）的膜系结构为：
基底/0.105H 0.117L 0.137H 0.225L 0.96H 0.187L 0.118H 0.130L0.103H0.180L 0.120H 0.212L 0.112H 0.200L 0.134H 0.288L 0.143H 0.219L 0.136H 0.224L0.123H 0.328L 0.147H 0.411L 0.110H 0.410L 0.161H 0.358L 0.161H 0.377L0.114H0.422L 0.216H 0.286L 0.114H 0.359L 0.276H 0.489L /空气
其中，H表示一个λ0/4光学厚度的Ge膜层，L表示一个λ0/4光学厚度的ZnS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。
本实用新型优点在于：提出了以锗为基底的一种中波红外带通滤光片，带通区光谱范围为3.8~4.9μm，平均透过率大于95%；截止区光谱范围为1-3.5um和5.1-7um，平均透过率小于1%，可以很好的提高信噪比，增强信号强度，提高探测器响应率。
附图说明
图1为锗基底的中波红外带通滤光片剖面结构示意图。图中（1）为正面膜系，（2）为锗基片，（3）为背面膜系。
图2为以锗为基底的中波红外带通滤光片正面膜系的光谱透过率曲线。
图3为以锗为基底的中波红外带通滤光片背面膜系的光谱透过率曲线。
图4为以锗为基底的中波红外带通滤光片的光谱透过率曲线。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进一步详细说明。
本实用新型带通滤光片工作波段范围为3.8~4.9μm。选用在所需光谱范围内合适的光学薄膜材料，以Ge为高折射率材料，ZnS为低折射率材料。
本实用新型带通滤光片膜系为多层膜非规整膜系结构。膜系沉积采用物理气相沉积（PVD）方法，使用石英晶体监控。选取中心波长为4.3μm，膜系结构通过膜系设计软件优化，得到正面膜系（1）的膜系结构为：
基底/0.185H 0.933L 0.258H 0.834L 0.382H 0.495L 0.460H 0.623L0.287H0.815L 0.337H 0.557L 0.429H 0.663L 0.294H 0.757L 0.396H 0.499L 0.447H 0.720L0.227H 0.471L /空气
背面膜系（3）的膜系结构为：
基底/0.105H 0.117L 0.137H 0.225L 0.96H 0.187L 0.118H 0.130L0.103H0.180L 0.120H 0.212L 0.112H 0.200L 0.134H 0.288L 0.143H 0.219L 0.136H 0.224L0.123H 0.328L 0.147H 0.411L 0.110H 0.410L 0.161H 0.358L 0.161H 0.377L0.114H0.422L 0.216H 0.286L 0.114H 0.359L 0.276H 0.489L /空气
其中，H表示一个λ0/4光学厚度的Ge膜层，L表示一个λ0/4光学厚度的ZnS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。
为增加膜层的牢固度，薄膜沉积采用离子源辅助轰击，选择阳极电压为150伏特，阴极电流为4安培，以及合适的基片沉积温度、蒸发速率等工艺控制可有效地提高膜层可靠性。
Claims (1)
1.一种锗基底上的中波红外带通滤光片，其结构为：在基底的正面沉积正面膜系（1），在基底的背面沉积结构相同的背面膜系（3），其特征在于：
a、所述的正面膜系（1）的膜系结构为：
基底/0.185H 0.933L 0.258H 0.834L 0.382H 0.495L 0.460H 0.623L0.287H 0.815L0.337H 0.557L 0.429H 0.663L 0.294H 0.757L 0.396H 0.499L 0.447H 0.720L 0.227H0.471L /空气
b、所述的背面膜系（3）的膜系结构为：
基底/0.105H 0.117L 0.137H 0.225L 0.96H 0.187L 0.118H 0.130L0.103H 0.180L0.120H 0.212L 0.112H 0.200L 0.134H 0.288L 0.143H 0.219L 0.136H 0.224L 0.123H0.328L 0.147H 0.411L 0.110H 0.410L 0.161H 0.358L 0.161H 0.377L 0.114H0.422L0.216H 0.286L 0.114H 0.359L 0.276H 0.489L /空气
其中，H表示一个λ0/4光学厚度的Ge膜层，L表示一个λ0/4光学厚度的ZnS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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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN113281833A (zh) * | 2021-05-10 | 2021-08-20 | 姜泽 | 一种薄镜片优面形红外带通滤光片及制作方法 |
| CN114355495A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-15 | 苏州厚朴传感科技有限公司 | 一种非制冷探测器使用的红外滤光片 |
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| CN114355495A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-15 | 苏州厚朴传感科技有限公司 | 一种非制冷探测器使用的红外滤光片 |
| CN114355495B (zh) * | 2021-12-31 | 2024-03-29 | 苏州厚朴传感科技有限公司 | 一种非制冷探测器使用的红外滤光片 |
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