CN209979887U - 一种锗基底长波红外带通滤光片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种锗基底上的8~12μm长波红外带通滤光片，该带通滤光片使用了锗（Ge）和硫化锌（ZnS）为不同折射率的镀膜材料，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。该长波红外带通滤光片可以使得在8~12μm波长区间具有良好的透光效果，平均透过率＞90%，在1~7.5μm和12.5~17μm波段内高度截止，可以有效降低杂散光干扰，提高红外探测器的灵敏度和探测效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及红外光学滤光片薄膜技术，具体指一种在单晶锗基底上镀膜，并实现1~7.5μm和12.5~17μm波长区间内截止，在8~12μm波长区间内透射的长波红外带通滤光片。
背景技术
光学带通滤光片是一种非常重要的光学设备元器件，它的主要功能就是把一定区间内的光谱分为两部分，其中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。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，具有滤除背景杂波作用，对提高信噪比、改善光学系统的性能具有重要意义，特别是长波红外带通滤光片，在航空航天及军事领域有着非常重要的应用。
实用新型内容
本实用新型提出设计了一种锗基底上的长波红外带通滤光片，可以使用在各种红外光学探测系统中以减少背景杂波的影响，增强信号强度，提高探测器响应和分辨率。
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薄膜。
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56层；在基底的另一面沉积背面膜系（3），由Ge和ZnS交替组成，共16层。
正面膜系（1）的膜系结构为：
锗基底/0.3H 0.205L 0.859H 0.5L 0.377H 0.396L 0.265H 0.383L 0.381H0.436L 0.394H 0.237L 0.371H 0.387L 0.477H 0.658L 0.445H 0.46L 0.441H 0.517L0.601H 0.457L 0.469H 0.597L 0.502H 0.526L 0.612H 0.589L 0.805H 0.657L 0.964H0.428L 1.073H 0.433L 0.715H 0.756L 0.581H 0.843L 0.442H 0.941L 0.496H0.1.059L 0.786H 1.019L 0.925H 0.807L 1.116H 1.177L 0.665H 0.996L 1.125H1.181L 0.556H 1.006L 1.258H 1.622L/空气。
背面膜系（3）的膜系结构为：
锗基底/ 0.375H 0.247L 3.364H 2.651L 2.977H 0.62L 2.977H 2.252L 2.461H2.216L 2.374H 2.324L 2.309H 2.464L 2.028H 1.244L /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：提出了一种以锗为基底的长波红外带通滤光片，带通区光谱范围为8~12μm，平均透过率大于90%；截止区光谱范围为1~7.5μm和12.5~17μm，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为锗基底长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为锗基底的光谱透过率曲线。
图3为锗基底长波红外带通滤光片正面膜系的光谱透过率曲线。
图4为锗基底长波红外带通滤光片背面膜系的光谱透过率曲线。
图5为锗基底长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。
本实用新型红外长波带通滤光片工作波段范围为8~12μm。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4.0μm，膜系结构通过膜系设计软件优化。
参见图1，正面膜系（1）的膜系结构为：
锗基底/0.3H 0.205L 0.859H 0.5L 0.377H 0.396L 0.265H 0.383L 0.381H0.436L 0.394H 0.237L 0.371H 0.387L 0.477H 0.658L 0.445H 0.46L 0.441H 0.517L0.601H 0.457L 0.469H 0.597L 0.502H 0.526L 0.612H 0.589L 0.805H 0.657L 0.964H0.428L 1.073H 0.433L 0.715H 0.756L 0.581H 0.843L 0.442H 0.941L 0.496H0.1.059L 0.786H 1.019L 0.925H 0.807L 1.116H 1.177L 0.665H 0.996L 1.125H1.181L 0.556H 1.006L 1.258H 1.622L/空气。
参见图1，背面膜系（3）的膜系结构为：
锗基底/ 0.375H 0.247L 3.364H 2.651L 2.977H 0.62L 2.977H 2.252L 2.461H2.216L 2.374H 2.324L 2.309H 2.464L 2.028H 1.244L /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。
正面膜系（1）对应的光谱曲线参见图3，背面膜系（3）对应的光谱曲线参见图4，双面镀膜后滤光片的光谱曲线参见图5，实现在8~12μm范围内，平均透过率大于90%；在 1~7.5μm和12.5~17μm范围内，平均透过率小于1%。
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120伏特，阴极电流为3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牢固度和可靠性。
Claims (1)
1.一种锗基底长波红外带通滤光片，其结构为：在基底的正面沉积正面膜系（1），在基底的反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：
锗基底/0.3H 0.205L 0.859H 0.5L 0.377H 0.396L 0.265H 0.383L 0.381H 0.436L0.394H 0.237L 0.371H 0.387L 0.477H 0.658L 0.445H 0.46L 0.441H 0.517L 0.601H0.457L 0.469H 0.597L 0.502H 0.526L 0.612H 0.589L 0.805H 0.657L 0.964H 0.428L1.073H 0.433L 0.715H 0.756L 0.581H 0.843L 0.442H 0.941L 0.496H 0.1.059L0.786H 1.019L 0.925H 0.807L 1.116H 1.177L 0.665H 0.996L 1.125H 1.181L 0.556H1.006L 1.258H 1.622L/空气
b、所述的背面膜系（3）的膜系结构为：
锗基底/ 0.375H 0.247L 3.364H 2.651L 2.977H 0.62L 2.977H 2.252L 2.461H2.216L 2.374H 2.324L 2.309H 2.464L 2.028H 1.244L /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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|---|---|---|---|---|
| CN114047571A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-02-15 | 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 | 一种红外短波截止滤光片 |
| 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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| CN114047571B (zh) * | 2021-11-23 | 2023-09-19 | 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 | 一种红外短波截止滤光片 |
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