CN217787425U - 一种膜系结构及具有该膜系结构的多光谱分光镜 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光学薄膜技术领域，公开了一种膜系结构及具有该膜系结构的多光谱分光镜，膜系结构为：Sub/(aLbH)^S₁cM(dHeL)^S₂/Air，其中，Sub为光学玻璃基板，L为低折射率膜层氟化镱YbF₃，H为高折射率膜层硫化锌ZnS，M为银Ag，Air为空气，S₁、S₂分别为其前面膜层对的循环次数，1≤S₁≤5，1≤S₂≤5，a、b、c、d、e分别为其后面膜层四分之一中心波长光学厚度倍数。本实用新型功能新颖，性能优良，得到了膜层层数较少、膜层总厚度较小、光谱特性易于实现的膜系结构，实现了多光谱区域共享。

Description

一种膜系结构及具有该膜系结构的多光谱分光镜

技术领域

本实用新型涉及光学薄膜技术领域，尤其涉及一种膜系结构及具有该膜系结构的多光谱分光镜。

背景技术

电磁波在大气中传输时，由于大气中的各种粒子对电磁波的吸收和反射，随波长的不同会有不同程度的衰减。大气窗口主要分布在近紫外、可见光和近红外波段(0.3μm～1.3μm、1.5μm～1.9μm)、中红外波段(3.5μm～5.5μm)、远红外波段(8μm～14μm)。随着科学技术的不断进步，为充分利用这些大气窗口，先进的光电接收器件、红外探测器件等不断的集成应用到同一个光电系统中组成多光路光电系统，用于捕捉、跟踪、搜索、探测、瞄准、打击目标。这样的光学系统必然需要对多个波段进行分离、选择，实现不同光谱波段的有效使用，但普遍存在着膜层层数较多、膜层总厚度较大、光谱特性不易于实现的缺陷，因此，需要加以改进。

实用新型内容

针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供了一种膜系结构及具有该膜系结构的多光谱分光镜。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种膜系结构，其结构为：Sub/(aLbH)^S₁cM(dHeL)^S₂/Air，

Sub为光学玻璃基板，L为低折射率膜层氟化镱YbF₃，H为高折射率膜层硫化锌ZnS，M为银Ag，Air为空气，

S₁、S₂分别为其前面膜层对的循环次数，1≤S₁≤5，1≤S₂≤5，

a、b、c、d、e分别为其后面膜层四分之一中心波长光学厚度倍数，

每层实际物理厚度计算公式为：Thickness＝αλ/4n，

其中α为四分之一中心波长光学厚度倍数，λ为中心波长，n为膜层折射率。

低折射率膜层氟化镱L和高折射率膜层硫化锌H一层接一层镀制于光学玻璃基板上，构成高低膜层对，S₁和S₂分别表示M膜层前后高低膜层对的循环次数。

本实用新型为金属诱导透射膜系结构，有利于在诱导透射波长近红外处可实现高透射，偏离诱导透射波长较近的可见光处实现分光，偏离诱导透射波长较远的中、远红外处实现高反射。

优选的，中心波长为1.3μm。

优选的，其结构为：

Sub/0.932L0.072H0.234L1.694H0.265L0.192H0.242L1.249H0.751L0.708H0.0072M0.641H1.291L0.269H1.025L0.148H0.048L1.269H0.548L/Air。

优选的，每层实际物理厚度如下表：

一种多光谱分光镜，包括以上任意一项所述的膜系结构。

本实用新型的多光谱分光镜应用于多光路光电系统，能实现可见光、1.064μm激光、中红外、远红外四个波段区域的光谱分离。

本实用新型还包括能够使一种膜系结构及具有该膜系结构的多光谱分光镜正常使用的其它组件，均为本领域的常规技术手段。另外，本实用新型中未加限定的装置或组件均采用本领域中的常规技术手段。

本实用新型应用于0.45μm～0.75μm可见光、1.064μm激光、3μm～5μm中红外、8μm～12μm远红外综合多光路光电系统中的光谱区分选择，可实现对光谱0.45μm～0.75μm分光、1.064μm高透射、3μm～5μm高反射、8μm～12μm高反射的目的。本实用新型的分光镜结构简单，制作容易，易于推广。

本实用新型功能新颖，性能优良，采用金属诱导透射初始膜系结构，在光学玻璃基板上对初始膜系优化合并膜层后得到了膜层层数较少、膜层总厚度较小、光谱特性易于实现的膜系结构，实现了多光谱区域共享；利用真空镀膜机所制作的多光谱分光镜具有较好的光学特性。

附图说明

图1是本实施例中膜系结构的结构示意图。

图2是本实施例中多光谱分光镜的光谱曲线1。

图3是本实施例中多光谱分光镜的光谱曲线2。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例

参见图1，一种膜系结构，其结构为：

Sub/0.932L0.072H0.234L1.694H0.265L0.192H0.242L1.249H0.751L0.708H0.0072M0.641H1.291L0.269H1.025L0.148H0.048L1.269H0.548L/Air。

其中，Sub为光学玻璃基板，L为低折射率膜层氟化镱YbF₃，H为高折射率膜层硫化锌ZnS，M为银Ag，Air为空气，中心波长为1.3μm。

每层实际物理厚度如下表：

本实施例中光学玻璃基板选择国内成都光明光电股份有限公司生产的K9冕牌光学玻璃。该种光学玻璃化学稳定性高，环境适应好，不容易在大气环境中产生变质层。

光学膜料有很多种，例如铝(Al)、银(Ag)、氟化镁(MgF₂)、氟化镱(YbF₃)、二氧化硅(SiO₂)、氧化铝(Al₂O₃)、五氧化二钽(Ta₂O₅)、硫化锌(ZnS)等，由于多光谱涉及到从可见到红外，所以本实施例选择氟化镱、硫化锌、银三种膜料匹配用于制作多光谱分光膜。氟化镱、硫化锌这两种膜料从可见到远红外(0.4μm～12μm)属于光谱透明区，有利于减少膜料吸收对膜系分光、透射及反射的影响，超薄的银膜既可实现可见光、近红外的透射，又可实现中红外、远红外的反射，有利于大幅度减少多光谱膜系设计中膜层层数。

本实施例的膜系结构为金属诱导透射结构，有利于在可见光实现分光，1.064μm实现高透射，中红外、远红外实现高反射，大幅度降低膜系设计难度。

通过调整薄层银膜的厚度，可以调整可见光、近红外透射率高低，中、远红外反射率高低。

一种多光谱分光镜，包括以上的膜系结构。

在光学玻璃基板上利用真空镀膜机制作指定厚度的膜系结构组成分光镜，技术过程包含如下：选定光学玻璃基板材料；选定光学薄膜材料；选定膜系初始结构；选定膜系厚度；光学玻璃基板与膜系厚度组成分光镜。

参见图2～3，利用光谱仪测量本实施例的多光谱分光镜的光谱特性，图2中横坐标表示波长，纵坐标表示透射率；图3中横坐标表示波长，纵坐标表示反射率。可知，本实施例的多光谱分光镜的光谱特性满足波长区0.45μm～0.75μm平均透射率45％，波长区1.064μm透射率大于85％，波长区3μm～5μm、8μm～12μm平均反射率大于85％，能实现可见光0.45μm～0.75μm、激光1.064μm、中红外3μm～5μm、远红外8μm～12μm四个波段区域的光谱分光效果。

以上已经描述了本实用新型的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (5)

1.一种膜系结构，其特征在于，其结构为：Sub/(aLbH)^S₁cM(dHeL)^S₂/Air，

其中，Sub为光学玻璃基板，L为低折射率膜层氟化镱YbF₃，H为高折射率膜层硫化锌ZnS，M为银Ag，Air为空气，

S₁、S₂分别为其前面膜层对的循环次数，1≤S₁≤5，1≤S₂≤5，

a、b、c、d、e分别为其后面膜层四分之一中心波长光学厚度倍数，

每层实际物理厚度计算公式为：Thickness＝αλ/4n，

其中α为四分之一中心波长光学厚度倍数，λ为中心波长，n为膜层折射率。

2.根据权利要求1所述的一种膜系结构，其特征在于，中心波长为1.3μm。

3.根据权利要求1所述的一种膜系结构，其特征在于，其结构为：

Sub/0.932L0.072H0.234L1.694H0.265L0.192H0.242L1.249H0.751L0.708H0.0072M0.641H1.291L0.269H1.025L0.148H0.048L1.269H0.548L/Air。

4.根据权利要求3所述的一种膜系结构，其特征在于，每层实际物理厚度如下表：

5.一种多光谱分光镜，其特征在于：包括如权利要求1～4任意一项所述的膜系结构。

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