[發(fā)明專利]一種溫度敏感窄帶通濾光片

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210008052.4
• 申請日: 2012-01-12
• 公開（公告）號: CN102540308A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐曉峰;汪海旸;何鑫鋒;陳少梅;邢懷中;陳效雙;褚君浩
• 申請（專利權(quán)）人: 東華大學(xué)
• 主分類號: G02B5/20
• 分類號: G02B5/20;B32B9/04;B32B15/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;柏子雵

技術(shù)領(lǐng)域

?本發(fā)明涉及一種溫度敏感窄帶通濾光片器件。

背景技術(shù)

干涉帶通濾光片是一種應(yīng)用非常廣泛的薄膜元件。就目前為止，其應(yīng)用主要表現(xiàn)在：天文，等離子體檢測，空間探測，激光探測，化學(xué)分析，間接溫度測量，有害氣體分析，顏色測量，光通訊系統(tǒng)等等。目前應(yīng)用較多的全介質(zhì)濾光片制備中采用高低折射率相間的介質(zhì)材料按1/4個(gè)光學(xué)厚度組成，間隔層是由偶數(shù)個(gè)半波層組成。這種結(jié)構(gòu)可以達(dá)到比較理想的窄帶通，但就針對溫度改變，窄帶通濾光片透射率、半高寬等性能隨之改變的濾光片目前還沒有涉及。

近年來，熱致相變材料已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注。這類材料具有在紅外區(qū)透過率隨溫度升高而明顯下降的特性。VO₂是一種熱致變色材料，當(dāng)晶體溫度升至68°C(341K)后，其晶態(tài)結(jié)構(gòu)由單斜結(jié)構(gòu)變成四方結(jié)構(gòu)，其本身性質(zhì)由半導(dǎo)體態(tài)變到金屬態(tài)，并且這種相變過程是可逆的。當(dāng)溫度降低時(shí)，晶體又會從金屬態(tài)變回半導(dǎo)體態(tài)。伴隨相變的發(fā)生，材料的電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)性能都有較大的變化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種窄帶通濾光片，該濾光片的光學(xué)性能能夠隨溫度變化而發(fā)生改變。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種溫度敏感窄帶通濾光片，其特征在于：包括由上至下依次層疊的頂層有序薄膜系、缺陷層薄膜和底層有序薄膜系，其中，缺陷層薄膜為二氧化釩薄膜，頂層有序薄膜系與底層有序薄膜系的層疊結(jié)構(gòu)以缺陷層薄膜為對稱軸上下對稱分布。

優(yōu)選地，所述頂層薄膜系、缺陷層薄膜和底層薄膜系的總層數(shù)至少為13層。

優(yōu)選地，所述頂層薄膜系及所述底層薄膜系的中心波長大于1μm。

優(yōu)選地，所述頂層有序薄膜系由頂層硫化鋅薄膜與頂層鍺薄膜相互交替層疊而成。

優(yōu)選地，所述底層有序薄膜系由底層鍺薄膜與底層硫化鋅薄膜相互交替層疊而成。

與傳統(tǒng)VO₂薄膜材料的應(yīng)用相比，本發(fā)明膜系可應(yīng)用于針對某一窄帶寬范圍，可規(guī)避其他波段光線的干擾。同時(shí)因VO₂薄膜材料不穩(wěn)定，在空氣中會發(fā)生緩慢氧空位變化，從而影響其光學(xué)性能，在本發(fā)明中，薄膜作為缺陷層處于間隔層之中，這樣有效的隔絕了VO₂薄膜與空氣的接觸，從而大大提高了濾光片的使用時(shí)效。

與傳統(tǒng)介質(zhì)濾光片相比，本發(fā)明膜系具有對溫度敏感這一特點(diǎn)，同時(shí)因加入VO₂作為缺陷層，從而與傳統(tǒng)介質(zhì)層相比中心波長向右產(chǎn)生偏移。經(jīng)過對兩邊對稱膜系厚度及缺陷層厚度設(shè)計(jì)，可將對稱膜系厚度減薄，從而在工藝上減少了加工時(shí)間。

附圖說明

圖1A為設(shè)計(jì)膜系總體基本構(gòu)成圖；

圖1B為設(shè)計(jì)膜系的頂層有序薄膜系構(gòu)成圖；

圖1C為設(shè)計(jì)膜系的底層有序薄膜系構(gòu)成圖

圖2為設(shè)計(jì)膜系在30℃下與75℃下的透射光譜圖；

圖3為不同溫度下生長在Al₂O₃基底下的VO₂薄膜透射光譜圖；

圖4為設(shè)計(jì)膜系與不含缺陷層的窄帶通濾光片透射光譜圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以一優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。

如圖1所示，本發(fā)明提出的光學(xué)薄膜膜系首次將二氧化釩薄膜作為微腔層構(gòu)建其中，可分解成由下至上依次層疊的三部分：底層有序薄膜系3、缺陷層薄膜2和頂層有序薄膜系1。其中，缺陷層薄膜2為VO₂薄膜。頂層有序薄膜系1及底層有序薄膜系3的具體結(jié)構(gòu)圖如圖1B及圖1C所示。頂層有序薄膜系1由低折射率的頂層ZnS薄膜4與高折射率的頂層Ge薄膜5組成，頂層ZnS薄膜4與頂層Ge薄膜5交替疊層10次。底層有序薄膜系3由高折射率的底層Ge薄膜6與低折射率的底層ZnS薄膜7組成，底層Ge薄膜6與底層ZnS薄膜7交替疊層10次。各層厚度如下表所示，其中薄層序號是從頂層的最上層的頂層ZnS薄膜4起計(jì)算，隨著薄層向底層薄膜方向記數(shù)，序號增大。