一種窄帶干涉濾光片制造技術

本發明專利技術公開了一種窄帶干涉濾光片，它包括由石英玻璃材料制成的基片，在該基片的上、下表面上分別鍍制主峰膜系、截次峰膜系，其中：該主峰膜系為四半波膜系；該截次峰膜系為截次峰膜堆。本發明專利技術窄帶干涉濾光片的光學性能好，具有通帶透過率高、止帶截止深、通帶逼近矩形、斜入射漂移小等優點，穩定性高，可靠性高，與主動標志器配合使用，可有效消除陽光及其它雜散光對主動標志器識別帶來的干擾，標識精度高。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種濾光片，尤指一種窄帶干涉濾光片。
技術介紹
干涉濾光片(薄膜干涉濾光片)的設計與研制，一般根據性能要求選擇基片材質和膜層材料，用真空鍍膜法在基片側面交替形成具有一定厚度的高折射率或低折射率的金屬膜一介質一金屬膜，或全介質膜，以構成一種多級串聯實心法布里一珀羅干涉儀。目前，在設計窄帶干涉濾光片時，通常主要考慮的是通帶中心波長、通帶寬度和通帶透過率，而提高通帶透過率一般會降低止帶截止深度，反之亦然。一般情況下，若通帶透過率高于90%，則止帶截止深度一般< 1%。可見，目前很難得到一種既具有高通帶透過率，又具有優良止帶截止深度的窄帶干涉濾光片。另外，窄帶干涉濾光片存在斜入射效應，光束斜入射時會導致通帶短移、通帶透過率降低以及波形變差，而目前在設計與研制窄帶干涉濾光片時，大多很少考慮降低斜入射漂移影響的問題，也未涉及漂移補償的設計。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種窄帶干涉濾光片，該窄帶干涉濾光片具有通帶透過率高、止帶截止深、通帶逼近矩形、斜入射漂移小等優點，與主動標志器配合使用，可有效消除陽光等無用雜散光對主動標志器識別帶來的干擾。為了實現上述目的，本專利技術采用了以下技術方案:一種窄帶干涉濾光片，其特征在于:它包括由石英玻璃材料制成的基片，在該基片的上、下表面上分別鍍制主峰膜系、截次峰膜系，其中:該主峰膜系為四半波膜系；該截次峰膜系為截次峰膜堆。所述主峰膜系為二氧化硅膜層、五氧化二鈮膜層交替層疊而成，所述主峰膜系由至少48層膜層構成，每層該二氧化硅膜層的層厚與所述窄帶干涉濾光片四分之一通帶中心波長的比值介于0.5至1.5之間，每層該五氧化二鈮膜層的層厚與所述窄帶干涉濾光片四分之一通帶中心波長的比值介于0.5至3.0之間；所述截次峰膜系為二氧化硅膜層、五氧化二鈮膜層交替層疊而成，所述截次峰膜系由至少118層膜層構成，每層該二氧化硅膜層的層厚與所述窄帶干涉濾光片四分之一通帶中心波長的比值介于0.2至2.0之間，每層該五氧化二鈮膜層的層厚與所述窄帶干涉濾光片四分之一通帶中心波長的比值介于0.1至2.0之間。本專利技術的優點是: 本專利技術窄帶干涉濾光片的光學性能好，具有通帶透過率高、止帶截止深、通帶逼近矩形、斜入射漂移小等優點，穩定性高，可靠性高，可廣泛應用于光電敏感器、光電通信、醫學成像、汽車夜視成像、焊縫自動跟蹤等系統中，用于光學濾波與雜散光抑制。在實際中，本專利技術窄帶干涉濾光片置于攝像裝置的鏡頭前，與主動標志器配合使用，入射本專利技術濾光片的光束通過本專利技術濾光片過濾后被攝像裝置采集，在經由成像處理設備進行相應處理后得到的圖象中，有效消除了陽光及其它雜散光對主動標志器識別帶來的干擾，能很好地完成對主動標志器的識別，且標識精度高，繼而完成相對位姿參數測量、尋的跟蹤等功能。附圖說明圖1是本專利技術窄帶干涉濾光片的組成示意圖；圖2是本專利技術窄帶干涉濾光片第一實施例的主峰膜系的光學透過率特性曲線圖；圖3是本專利技術窄帶干涉濾光片第一實施例的截次峰膜系的光學透過率特性曲線圖；圖4是本專利技術窄帶干涉濾光片第一實施例的光學透過率特性曲線圖；圖5是陽光光束以3.6°斜入射本專利技術濾光片時，成像處理設備處理后得到的圖象；圖6是陽光光束入射本專利技術濾光片的斜入射角大于攝像裝置的視場角時，成像處理設備處理后得到的圖象。具體實施例方式如圖1所示，本專利技術窄帶干涉濾光片包括由石英玻璃(JGSl)材料制成的基片10，在該基片10的上、下表面上分別鍛制王峰I吳系20、截次峰I吳系30,其中:該王峰I吳系20為四半波膜系，該四半波膜系是指采用四個諧振腔串聯的膜系，可改善本專利技術窄帶干涉濾光片的矩形系數和止帶截止深度；該截次峰膜系30為截次峰膜堆，該截次峰膜堆是指截止的膜系形成的周期結構。該主峰膜系20為低折射率的二氧化硅膜層(由SiO2材料制成)、高折射率的五氧化二鈮膜層(由Nb2O5材料制成)交替層疊而成，主峰膜系20由至少48層膜層構成，且在主峰膜系20中，距離基片10最近的膜層為二氧化硅膜層或五氧化二鈮膜層，距離基片10最遠的膜層為二氧化硅膜層或五氧化二鈮膜層，每層該二氧化硅膜層的層厚與本專利技術窄帶干涉濾光片四分之一通帶中心波長(λ 0/4)的比值介于0.5至1.5之間，例如比值可取0.5、1.0、1.5，每層該五氧化二鈮膜層的層厚與本專利技術窄帶干涉濾光片四分之一通帶中心波長(入。/4)的比值介于0.5至3.0之間，例如比值可取0.5、2.0、3.0。在實際設計中，主峰膜系220的各層二氧化硅膜層的層厚可各不相同，各層五氧化二鈮膜層的層厚可各不相同，可通過相應算法對主峰膜系20的各層二氧化硅膜層的層厚以及各層五氧化二鈮膜層的層厚進行進一步地厚度優化，以更好地消除通帶波紋，使矩形系數小于等于1.5。該截次峰膜系30為低折射率的二氧化硅膜層、高折射率的五氧化二鈮膜層交替層疊而成，截次峰膜系30由至少118層膜層構成，且在截次峰膜系30中，距離基片10最近的膜層為二氧化硅膜層或五氧化二鈮膜層，距離基片10最遠的膜層為二氧化硅膜層或五氧化二鈮膜層，每層該二氧化硅膜層的層厚與本專利技術窄帶干涉濾光片四分之一通帶中心波長(λ 0/4)的比值介于0.2至2.0之間，例如比值可取0.2、1.0,2.0，每層該五氧化二鈮膜層的層厚與本專利技術窄帶干涉濾光片四分之一通帶中心波長(λ V4)的比值介于0.1至2.0之間，例如比值可取0.1,1.0,2.0。在實際設計中，截次峰膜系230的各層二氧化硅膜層的層厚可各不相同，各層五氧化二鈮膜層的層厚可各不相同，可通過相應算法對截次峰膜系30的各層二氧化硅膜層的層厚以及各層五氧化二鈮膜層的層厚進行進一步地厚度優化，以消除透射區和截止區高透射率尖峰，使止帶截止深度在0.01%以下，投射區的透過率大于95%。而在實際中，本專利技術窄帶干涉濾光片的通帶中心波長λ ^ —般在780nnTll00nm范圍內。在本專利技術中，本專利技術選用了 Nb2O5材料，雖然TiO2材料的折射率比Nb2O5更高，但是，TiO2材料的化學穩定性較差，在強輻照條件下，其折射率會發生變化，不能直接用于航天等對穩定性要求高的空間環境中，因而，本專利技術采用了 Nb2O5材料。而Nb2O5與SiO2這兩種材料的折射率差大，且它們的化學穩定性和輻照穩定性都很好，所以選用了這兩種材料交替層疊的結構設計。而這種交替層疊的結構設計可以有效地降低斜入射時的角度效應，保證波長位置、矩形系數和透過率。在實際設計中，對基片10的厚度沒有限制，一般為毫米量級，如在0.3mnT5mm范圍內，應根據實際應用條件來確定。基片10的上、下表面在分別鍍制主峰膜系20、截次峰膜系30之前，基片10應進行拋光處理。在實際設計中，主峰膜系20、截次峰膜系30的鍍制優選采用離子源鍍膜工藝(此工藝為公知技術，但工藝中的參數是通過大量實驗總結得到的，需要花費創造性的勞動)，從而保證五氧化二鈮膜層的吸收性和二氧化硅膜層的致密度，保障二氧化硅膜層與五氧化二鈮膜層交替層疊后的應力，實現本專利技術濾光片通帶中心波長無漂移，長期的高穩定性和高可靠性。在離子源鍍膜工藝中 ，使用的烘烤溫度為200°C 30(TC，離子源的參數為:陽極電壓22CT270V，陽極電流51A，以使得本專利技術濾光片的通帶中心波長漂移可減小到Inm以下。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種窄帶干涉濾光片，其特征在于：它包括由石英玻璃材料制成的基片，在該基片的上、下表面上分別鍍制主峰膜系、截次峰膜系，其中：該主峰膜系為四半波膜系；該截次峰膜系為截次峰膜堆。

【技術特征摘要】
1.一種窄帶干涉濾光片，其特征在于:它包括由石英玻璃材料制成的基片，在該基片的上、下表面上分別鍍制主峰膜系、截次峰膜系，其中: 該主峰膜系為四半波膜系； 該截次峰膜系為截次峰膜堆。2.按權利要求1所述的窄帶干涉濾光片，其特征在于: 所述主峰膜系為二氧化硅膜層、五氧化二鈮膜層交替層疊而成，所述主峰膜系由至少48層膜層構成，每層該二氧化硅膜層的層厚與所述窄帶干涉濾光片四分之一通帶中心波長的比值介于0.5至1.5之間，每層該五氧化二鈮膜層的層厚與所述窄帶干涉濾光片四分之一通帶中心波長的比值介于0.5至3.0之間； 所述截次峰膜系為二氧化硅膜層、五氧化二鈮膜層交替層疊而成，所述截次峰膜系由至少118層膜層構成，每層該二氧化硅膜層的層厚與所述窄帶干涉濾光片四分之一通帶中心波長的比值介于0.2至2.0之間，每層該五氧化二鈮膜層的層厚與所述窄帶干涉濾光片四分之一通帶中心波長的比值介于0.1至2.0之間。3.按權利要求1所述的窄帶干涉濾光片，其特征在于: 對于所述主峰膜系，從距離所述基片最近的膜層開始，所述主峰膜系的各膜層為: 0.947L ；0.801H ；0.967L ；0.974H ；0.976L ；2.004H ；1.016L ；1.065H ；1.092L ；1.081H ；1.023L ；0.849H ；0.828L ；0.783H ；0.933L ；0.944H ；1.0llL ；2.081H ；1.019L ；1.012H ；0.999L ；0.984H ；1.028L ；1.096H ；1.068L ；1.009H ；1.019L ；0.994H ；1.003L ；1.999H ； 1.005L ；1.014H ；1.009L ；0.974H ；0.925L ；0.673H ；1.049L ；1.072H ；1.048L ；0.994H ；0.991L ；1.943H ；0.998L ；1.047H ；1.043L ；1.154H ；1.205L ；0.86H ；1.074L ； 對于所述截次峰膜系，從距離所述基片最近的膜層開始，所述截次峰膜系的各膜層為: 1.027L ；0.48IH ；1.671L ；0.190H ；1.576L ；0.617H ；1.156L ；1.246H ；0.838L ；1.042H ；0.777L ；1.186H ；1.033L ；0.948H ；0.945L ；1.257H ；1.152L ；0.81H ；0.678L ；1.195H ； 1.470L ；1.086H ...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李金宗，朱兵，李冬冬，周東平，
申請(專利權)人：李金宗，
類型：發明
國別省市：