[發明專利]一種可見光、激光與中紅外波段全介質薄膜分色元件及設計方法

有效

• 申請號: 201710694595.9
• 申請日: 2017-08-15
• 公開（公告）號: CN107290814B
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 劉華松;姜玉剛;李士達;楊霄;冷健;孫鵬;季一勤
• 申請（專利權）人: 天津津航技術物理研究所
• 主分類號: G02B5/20
• 分類號: G02B5/20;G02B1/113;G02B27/00
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 祁恒

1.一種可見光、激光與中紅外波段全介質薄膜分色元件的設計方法，可見光波段為0.6-0.9μm，激光波段為1.06μm，中紅外波段為3.0-5.0μm，其特征在于，所述設計方法包括如下步驟：

所述分色元件包括相互平行的第一表面和第二表面；所述第一表面具有可見光和激光波長反射、中紅外波長透射的光學多層膜，所述第二表面具有中紅外波長透射的減反射薄膜；

選定參考波長λ₀為0.9μm，單位光學厚度為λ₀/4；選擇基底Sub材料為Si；選擇所述第一表面的高折射率材料H為Si，低折射率材料L為SiO₂；選擇所述第二表面的高折射率材料H’為Ge，低折射率材料L’為YF₃，中折射率材料M為ZnS；

將所述第一表面的初始膜系結構設計為如下結構：

Sub|0.6(0.5H 1L 0.5H)^40.8(0.5H 1L 0.5H)^4(0.5H 1L 0.5H)^4|Air

其中，Sub代表基底，Air代表空氣；

設定所述第一表面的初始膜系結構在波長范圍λ₀±0.3μm波段的反射率為最大值，3.0～5.0μm波段的透過率為最大值；對所述第一表面的初始膜系結構進行優化，膜系結構優化后為如下結構：

Sub|x₁Hx₂Lx₃H x₄L……x₂₃H x₂₄Lx₂₅H|Air

其中，x₁～x₂₅分別為每層薄膜的光學厚度系數，其中0<x_i<6；

將所述第二表面的初始膜系結構設計為如下結構：

Sub|8.0H’0.3L’2.2H’1.8L’1.6M|Air

設定所述第二表面的初始膜系結構在波長范圍3.0～5.0μm波段的透過率為最大值，對所述第二表面的初始膜系結構進行優化，膜系結構優化后為如下結構：

Sub|y₁H’y₂L’y₃H’y₄L’y₅M|Air

其中，y₁～y₅為每層薄膜的光學厚度系數，其中0<y_i<8；

所述分色元件的最終結構為：

Air|x₂₅H x₂₄Lx₂₃H……x₄L x₃H x₂Lx₁H|Sub|y₁H’y₂L’y₃H’y₄L’y₅M|Air

所述分色元件的工作角度為45°。

2.如權利要求1所述的設計方法，其特征在于，

所述第一表面的初始膜系結構優化后為如下結構：

Sub|2.0658H 0.1335L4.9438H 0.2804L 1.9670H 0.4191L 1.7501H 0.6748L1.4928H 1.4128L 1.4595H 0.5955L 1.1344H 1.1176L 1.3968H 0.5952L 1.0274H0.5330L 0.9159H 0.9536L 0.5335H 1.4038L 0.1548H 1.4737L 0.3959H|Air。

3.如權利要求1所述的設計方法，其特征在于，

所述第二表面的初始膜系結構優化后為如下結構：

Sub|7.7189H’0.2885L’2.2440H’1.7503L’1.6387M|Air。

4.一種可見光、激光與中紅外波段全介質薄膜分色元件，其特征在于，采用如權利要求1～3中任一項所述的設計方法得到。