用于空間激光通信的三波段光學(xué)濾光片制造技術(shù)

用于空間激光通信的三波段光學(xué)濾光片屬于光學(xué)器件技術(shù)領(lǐng)域。現(xiàn)有技術(shù)尚未采用多波段光學(xué)濾光片技術(shù)來解決多光源共用一個(gè)770~860?nm及1530~1575?nm波段高透射、1615~1700?nm波段高反射的窗口的技術(shù)問題。本發(fā)明專利技術(shù)之用于空間激光通信的三波段光學(xué)濾光片包括玻璃基底及附著于基底上的光學(xué)膜系，其特征在于，位于玻璃基底入射一側(cè)的光學(xué)膜系結(jié)構(gòu)為|LHLHLHL(HL)^PHLHLHL|，其中LHLHLHL、(HL)^P、HLHLHL分別為光學(xué)膜系的底層、中間層、頂層，底層與玻璃基底接觸，底層和頂層均為匹配層，對(duì)770~860nm及1530~1575nm波段增透，中間層對(duì)770~860nm及1530~1575nm波段高透射，對(duì)1615~1700nm波段高反射，所述光學(xué)膜系中的H層為TiO2層、L層為SiO2層，P是（HL）的周期數(shù)，10≤P≤100。用于空間激光通信光學(xué)系統(tǒng)中。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種用于空間激光通信的三波段光學(xué)濾光片，用在空間激光通信光學(xué)系統(tǒng)中，屬于光學(xué)器件

技術(shù)介紹
當(dāng)不同光源發(fā)出的光入射到光學(xué)濾光片的濾光膜上時(shí)，濾光膜對(duì)所需的特定波長的光應(yīng)具有高的透射率或者反射率，如要求濾光膜對(duì)所需的雙波段通帶具有很高的透過率，同時(shí)對(duì)某些波段具有高截止性，也就是高反射，以有效避免鄰近波長光波的干擾，這樣的技術(shù)被稱為多波段光學(xué)濾光片技術(shù)。此外，多波段光學(xué)濾光片技術(shù)要求濾光膜的吸收也應(yīng)很小，對(duì)濾光片表面的P-V值要求也較為嚴(yán)格，濾光片由基底及濾光膜構(gòu)成。 為了保證空間激光通信裝置在惡劣的環(huán)境下能夠順利完成目標(biāo)搜索、識(shí)別與跟蹤，對(duì)各通信波段光譜要求并不相同，如一種典型的空間激光通信裝置要求77(T860 nm及1530^1575 nm波段高透射、1615 1700 nm波段高反射，見圖1所示，并且希望采取多光源共用一個(gè)窗口的措施，以減小空間激光通信光學(xué)系統(tǒng)的體積，這就需要借助多波段光學(xué)濾光片技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。然而，現(xiàn)有技術(shù)尚未米用多波段光學(xué)濾光片技術(shù)來解決多光源共用一個(gè)770 860 nm及1530 1575 nm波段高透射、1615 1700 nm波段高反射的窗口的技術(shù)問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了獲得一種用于空間激光通信光學(xué)系統(tǒng)中的770 860 nm及1530 1575 nm波段高透射、1615 1700 nm波段高反射窗口，我們專利技術(shù)了一種本專利技術(shù)之用于空間激光通信的三波段光學(xué)濾光片，該方案將三個(gè)激光通信波段分束，實(shí)現(xiàn)所需特定雙波段77(T860 nm及1530^1575 nm波段的高透射及鄰近波段1615 1700 nm波段的高反射，使光能量幾乎沒有損失地通過和反射。本專利技術(shù)之用于空間激光通信的三波段光學(xué)濾光片包括玻璃基底及附著于基底上的光學(xué)膜系，其特征在于，位于玻璃基底入射一側(cè)的光學(xué)膜系結(jié)構(gòu)為LHLHLHL (HL) -pHLHLHL |，其中LHLHLHL、(HL) ~p、HLHLHL分別為光學(xué)膜系的底層、中間層、頂層，底層與玻璃基底接觸，底層和頂層均為匹配層，對(duì)77(T860nm及153(Tl575nm波段增透，中間層對(duì)77(T860nm及153(Tl575nm波段高透射，對(duì)1615 1700nm波段高反射，所述光學(xué)膜系中的H層為TiO2層、L層為SiO2層，P是(HL)的周期數(shù)，10彡P(guān)彡100。本專利技術(shù)其技術(shù)效果在于，當(dāng)來自光源的光垂直入射到光學(xué)膜系上，77(T860nm及153(Tl575nm波段平均透射率為99 %以上，1615 1700nm波段平均反射率大于99. 8%，見圖2所示，圖中曲線a為透射率設(shè)計(jì)曲線，曲線b為測(cè)試曲線。采用一個(gè)濾光片構(gòu)成一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)窗口，同時(shí)實(shí)現(xiàn)77(T860nm及153(Tl575nm波段的高透射和1615 1700nm波段的高反射。短波通膜系作為一種單純的基礎(chǔ)膜系無法實(shí)現(xiàn)三波段濾光，由于本專利技術(shù)的目的在于同時(shí)實(shí)現(xiàn)77(T860nm及153(Tl575nm波段的高透射和1615 1700nm波段的高反射，故本專利技術(shù)需要以短波通膜系設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，采用依次增加匹配層和修改優(yōu)化參數(shù)的方法對(duì)基礎(chǔ)膜系進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。由于在一個(gè)波段高截止的同時(shí)又需要滿足兩個(gè)波段的高透過，所以在設(shè)計(jì)過程中為避免半波孔對(duì)高透射帶的影響應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)波長；通過優(yōu)化離子源參數(shù)提高膜層牢固度，降低離子源對(duì)膜層表面刻蝕，以確保鍍膜前玻璃基底與鍍膜后濾光片面型精度在預(yù)期范圍內(nèi)變化，滿足對(duì)表面P-V值的嚴(yán)格要求。在膜系制備過程中采用光學(xué)極值控制和石英晶體控制相結(jié)合，并以光學(xué)極值控制為主，以避免膜層材料的折射率變化引起膜層厚度的變化，提高控制精度。本專利技術(shù)吸收少，能量損失小，光學(xué)性能穩(wěn)定，膜層牢固性好，可靠性高，完全適合空間激光通信。附圖說明圖1是本專利技術(shù)之用于空間激光通信的三波段光學(xué)濾光片設(shè)計(jì)光譜曲線圖。圖2是本專利技術(shù)之用于空間激光通信的三波段光學(xué)濾光片設(shè)計(jì)光譜曲線與測(cè)試光譜曲線比較圖，該圖同時(shí)作為摘要附圖。具體實(shí)施例方式本專利技術(shù)之用于空間激光通信的三波段光學(xué)濾光片的具體實(shí)施方式如下。該濾光片包括玻璃基底及附著于基底上的光學(xué)膜系。玻璃基底為圓片狀，直徑22 _，厚度3 mm;玻璃基底材料為石英玻璃或者超低膨脹微晶玻璃，在強(qiáng)激光照射或者濾光片受熱的情況下，由于這兩種基底材料本身的熱膨脹系數(shù)小，產(chǎn)生的形變量也較小，從而能夠滿足空間激光通信光學(xué)系統(tǒng)對(duì)濾光片表面P-V值的嚴(yán)格要求。位于玻璃基底入射一側(cè)的光學(xué)膜系結(jié)構(gòu)為LHLHLHL (HL) ~PHLHLHL |，其中LHLHLHL、(HL) ~p、HLHLHL分別為光學(xué)膜系的底層、中間層、頂層，底層與玻璃基底接觸，底層和頂層均為匹配層，對(duì)77(T860nm及153(Tl575nm波段增透，中間層對(duì)77(T860nm及153(Tl575nm波段高透射，對(duì)1615 1700nm波段高反射，所述光學(xué)膜系中的H層為TiO2層、L層為SiO2層，P是(HL)的周期數(shù)，10彡P(guān)彡100。在玻璃基底出射一側(cè)附著有增透光學(xué)膜系，該膜系結(jié)構(gòu)為IhlhlhlI，外層H層與玻璃基底接觸，其中H層為ZrO2層，L層為MgF2層，該膜系77(T860nm及153(Tl575nm波段的平均透射率為99. 5%以上。由于玻璃基底出射一側(cè)存在界面反射光，該界面反射光將降低77(T860nm及153(Tl575nm波段的透射率并形成雜散光。而所述增透光學(xué)膜系能夠?qū)崿F(xiàn)77(T860nm及153(Tl575nm波段的增透，以減輕玻璃基底的出射一側(cè)的反射。當(dāng)玻璃基底入射一側(cè)的光學(xué)膜系具體結(jié)構(gòu)為|0. 563L/0. 793H/1. 435L/0. 864H/1.075L/0. 951H/1. 042L(1. 000H/1. 000L) ~nl. 053H/0. 976L/1. 089H/0. 966L/1. 062H/0. 472L時(shí)，其中膜層厚度單位為nm，該光學(xué)膜層77(T860nm波段平均透過率大于99%，153(Tl575nm波段平均透過率大于99%，1615 1700nm波段平均反射率大于99. 8% ;77(T860nm波段最低透過率大于98. 5%，153(Tl575nm波段最低透過率大于98. 8%，1615 1700nm波段最低反射率大于99. 6% ;濾光片表面P-V值小于O. 5，均方根值小于O. 05 ;工作溫度(Γ75 °C ;波長溫度飄移特性小于O. 01 nm/°C。增透光學(xué)膜系77(T860nm及153(Tl575nm波段的平均透過率大于99. 5%，其他數(shù)據(jù)與玻璃基底入射一側(cè)的光學(xué)膜系相同。權(quán)利要求1.一種用于空間激光通信的三波段光學(xué)濾光片，包括玻璃基底及附著于基底上的光學(xué)膜系，其特征在于，位于玻璃基底入射一側(cè)的光學(xué)膜系結(jié)構(gòu)為I LHLHLHL(HL) ~PHLHLHL|，其中LHLHLHL、(HL) ~p、HLHLHL分別為光學(xué)膜系的底層、中間層、頂層，底層與玻璃基底接觸， 底層和頂層均為匹配層，對(duì)77(T860nm及153(Tl575nm波段增透，中間層對(duì)77(T860nm及 153(Tl575nm波段高透射，對(duì)1615 1700nm波段高反射，所述光學(xué)膜系中的H層為TiO2層、 L層為SiO2層，P是(HL)的周期數(shù)，10彡P(guān)彡100。2.本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于空間激光通信的三波段光學(xué)濾光片，包括玻璃基底及附著于基底上的光學(xué)膜系，其特征在于，位于玻璃基底入射一側(cè)的光學(xué)膜系結(jié)構(gòu)為|LHLHLHL(HL)^PHLHLHL|，其中LHLHLHL、(HL)^P、HLHLHL分別為光學(xué)膜系的底層、中間層、頂層，底層與玻璃基底接觸，底層和頂層均為匹配層，對(duì)770~860nm及1530~1575nm波段增透，中間層對(duì)770~860nm及1530~1575nm波段高透射，對(duì)1615~1700nm波段高反射，所述光學(xué)膜系中的H層為TiO2層、L層為SiO2層，P是（HL）的周期數(shù)，10≤P≤100。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉冬梅，付秀華，張靜，潘永剛，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：長春理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：