[發明專利]一種高截止、低波紋的準矩形窄帶濾光片

有效

• 申請號: 201710056528.4
• 申請日: 2017-01-25
• 公開（公告）號: CN106597591B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 艾曼靈;金波;顧培夫
• 申請（專利權）人: 杭州科汀光學技術有限公司
• 主分類號: G02B5/28
• 分類號: G02B5/28
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 陳升華

本發明公開了一種高截止、低波紋的準矩形窄帶濾光片，包括基底以及分別設置在基底兩側的主膜系和截止膜系，主膜系和截止膜系均由四個不同等效折射率的法布里?珀羅濾光片的三重周期膜組成，主膜系優選為G[(HL)⁴H2L3H(LH)⁴L(HL)⁵H2LH(LH)⁵L(HL)⁵H2L3H(LH)⁵L(HL)⁴H2L3H(LH)⁴L]³A，其中，H和L分別表示四分之一波長膜厚的高折射率膜和低折射率膜，高折射率膜為氧化鈦、氧化鈮或氧化鉭，低折射率膜為氧化硅。該濾光片可達到矩形度0.94，通帶波紋1.8％，最大截止度為－500dB以上，在高信噪比系統中具有重要的應用價值。

技術領域

本發明涉及一種高截止、低波紋的準矩形窄帶濾光片，以用于可見光至近紅外光波段獲得極高信噪比的信號，特別是用于光通訊波段、激光1060nm 和半導體固體光源等場合的信息提取和利用。

背景技術

窄帶濾光片，是從帶通濾光片中細分出來的，其定義與帶通濾光片相同，也就是這種濾光片在特定的波段允許光信號通過，而偏離這個波段以外的兩側光信號被阻止，窄帶濾光片的通帶相對來說比較窄，一般為中心波長值的 5％以下。

窄帶濾光片廣泛應用于可見光至近紅外光區的任何波段上以獲取高信噪比的信號，特別是在諸如光通訊波段、激光1060nm和半導體固體光源等作為載波的信息提取和利用中，為了減少誤碼率，防止目標誤判，提高微弱信號的檢測能力，必須盡可能地提高系統的信噪比，故工程人員期待著一種高截止、低波紋的準矩形窄帶濾光片來實現。

現有技術常采用Fabry-Perot干涉濾光片來提取信號，如單腔濾光片 G(HL)^pH2mL H(LH)^pA和G(HL)^p2mH(LH)^pA，其中，G和A分別代表玻璃基底和空氣媒質，(HL)^pH和(HL)^p是反射鏡，2mL和2mH是間隔層，p是周期數，m是表示干涉級次的正整數，H和L分別為高、低折射率的四分之一波長膜。這種單腔干涉濾光片不僅截止度很低，而且濾光片通帶形狀呈三角形，故其信噪比不足1/3，加上透射峰兩側很寬波長截止區的殘余透射的背景積分，除非信號源特別強大的場合，否則信號基本上都會被淹沒在背景噪聲之中，因此，實際使用常常要求用多腔濾光片G[(HL)^pH 2mL H(LH)^pL]^qA 或G[(HL)^p2mH(LH)^pL]^qA，這里，q是腔的數目，腔與腔之間用L耦合。通過設計p、m、q以及H和L的折射率一般可以得到常規應用的濾光片。對高截止濾光片，雖然增加多腔濾光片腔的數目q，截止度可以迅速提高，但是透射通帶的波紋也會相應迅速增大，這種截止度和通帶波紋之間的矛盾是迄今高性能濾光片設計的最大障礙。

本發明提出一種高截止、低波紋的準矩形窄帶濾光片，一方面濾光片具有很高的截止度和很低的通帶波紋，另一方面，其通帶形狀呈近似的矩形，故本發明稱其準矩形。這樣的濾光片具有極高的信噪比，因而不僅可大大降低信號獲取時的誤碼、誤判，而且可以檢測到現有技術所無法檢測的微弱信號。

發明內容

本發明的目的是提供一種高截止、低波紋的準矩形窄帶濾光片，以用于可見光至近紅外光區的任一波段上獲取極高信噪比的信號，減少信號的誤碼率，防止目標信號誤判，利于實施微弱信號檢測。

為此，本發明的構思如下：

首先，提出濾光片的最佳評價參數為矩形度。矩形度是濾光片通帶透射率降至峰值的90％時的帶寬與降至峰值的50％時的帶寬(半寬度)之比，比值越接近于1，矩形度越好。矩形度既包含著通帶的信息，又包括著截止帶的信息，因為矩形度越大，必定截止度越高，而且如果通帶波紋太大，矩形度就會失去意義，所以本發明用矩形度直接評價，既簡單方便，又反映真實特性。