[發明專利]具有寬的低反射旁通帶的多峰窄帶反射濾光片

無效

• 申請號: 200810036676.0
• 申請日: 2008-04-25
• 公開（公告）號: CN101266312A
• 公開（公告）日: 2008-09-17
• 發明（設計）人: 吳永剛;彭東功;焦宏飛;王振華;陳乃波;呂剛
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G02B5/26
• 分類號: G02B5/26
• 代理公司: 上海東亞專利商標代理有限公司
• 代理人: 陳樹德

技術領域

本發明為一種光學濾光片器件，具體涉及到一種具有寬的低反射旁通帶的多峰窄帶反射濾光片及其制備方法，在光學儀器、天文、遙感以及光通訊等方面有著應用前景。

背景技術

現有的反射濾光片一般有以下兩種：

1、基于全介質的光學薄膜

較為典型的反射濾光片為由高、低折射率材料組成的周期性多層膜結構。該結構存在著多個反射帶，即主反射帶和高級次反射帶。半寬度由高、低膜層折射率的相對大小決定，對于常用的光學薄膜材料，主反射帶的帶寬約為反射帶中心波長的30％，所以很難用這種方法得到窄帶高反射濾光片。也可用高級次反射帶實現比主反射帶更窄的窄帶反射，但由此使所鍍膜層厚度大大增加，導致薄膜系中散射、應力等的增加，而且高級次反射峰帶寬仍較寬。還可以對周期多層膜結構進行優化，以壓縮反射帶的帶寬，實現凹陷濾光(notch?filter)，但這類方法需要更多的膜層，而且目前所能實現的最窄的帶寬至少也在10nm的量級。

2、基于亞波長波導光柵的光學濾光片

亞波長波導光柵濾光片可以實現窄帶多峰高反射的功能，并且可以實現超窄反射帶寬，但是這種濾光片的制備需要在多層膜結構上刻蝕微結構，尤其在可見光波段，微結構的尺度進入到亞微米，制備的技術和成本都非常高，因此這種方法目前多用于高端研究與應用。

早在七十年代就有研究人員從理論上提出介質-金屬復合多層膜的方法來實現單峰高反射濾光片，但由于鍍膜技術的限制一直沒能在實驗上制備出來，直到1989年才由Robin等人在實驗上實現了這種復合窄帶高反射濾光片，但僅僅用于近紅外波段。隨著對可見光研究的需要，1997年有人提出并實現了可見光波段的介質-金屬濾光片。2007年，Sun等人提出并制備了結構更簡單的用于可見光波段的介質-金屬濾光片，但是這種結構濾光片的低反射旁通帶較窄，僅為120nm，因而限制了這種結構濾光片的應用范圍，而且上述研究均是針對單峰窄帶反射而進行。多峰窄帶反射相比之單峰窄帶反射具有了多個窄帶反射峰，因此在多通道濾光，通訊等方面有實際需求，而具有寬的低反射旁通帶的多峰窄帶反射濾光片則使設計的薄膜達到實際可用的階段。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種既可以制備，又具有寬的低反射旁通帶的多峰窄帶反射濾光片及其制備方法。

本發明解決上述技術問題所采取的技術方案是：一種具有寬的低反射旁通帶的多峰窄帶反射濾光片，膜系結構是以非對稱Fabry-Perot結構為基礎的多重介質-金屬復合膜系，其中，所述的膜系結構為：

Sub|(HL)^m1H(α₁LHLH)(α₂LHLH)……(α_qLHLH)L(HL)^m2βMP|Air。

本發明所提出的非對稱Fabry-Perot介質-金屬結構在標準Fabry-Perot結構的基礎上通過改進而得到，其中主要是調整標準Fabry-Perot結構兩個反射鏡中的一個的反射率而獲得。標準Fabry-Perot結構是一種關于中間間隔層對稱的結構，如果在間隔層的一側增加或減少若干個周期，則間隔層兩邊不再對稱，這種失去對稱性的Fabry-Perot即構成了非對稱Fabry-Perot結構。

所設計的非對稱Fabry-Perot結構上疊加金屬層，利用特殊金屬層的吸收特性來實現寬波段高吸收，同時利用Fabry-Perot結構中的間隔層來產生吸收泄露區，并進一步在特殊金屬層外側匹配介質膜系以展寬低反射區，從而實現具有寬的低反射區的窄帶高反射濾光特性。這里的特殊金屬特指高吸收性金屬，即折射率和吸收系數滿足n≈k，在膜系結構中以M表示，M可以是鎢、鉻、鐵、鎳、鉛、銠或Inconel合金，也可以是其他高吸收性金屬，下面的論述中全部以Cr金屬為例。