[發(fā)明專利]一種可見光深截止的激光矩形濾光片及設(shè)計方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201710694623.7 | 申請日： | 2017-08-15 |
| 公開（公告）號： | CN107479191B | 公開（公告）日： | 2020-04-28 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 劉華松;王利栓;姜玉剛;陳丹;楊霄;季一勤 | 申請（專利權(quán)）人： | 天津津航技術(shù)物理研究所 |
| 主分類號： | G02B27/00 | 分類號： | G02B27/00;G02B5/20 |
| 代理公司： | 中國兵器工業(yè)集團(tuán)公司專利中心 11011 | 代理人： | 祁恒 |
| 地址： | 300308 天津*** | 國省代碼： | 天津;12 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 可見光 截止 激光 矩形 濾光 設(shè)計 方法 | ||
本發(fā)明屬于屬于光學(xué)薄膜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可見光波段深截止的激光矩形濾光片及設(shè)計方法。本發(fā)明提出的激光矩形濾光片設(shè)計方法，將多腔濾光薄膜分成對稱兩個部分同時沉積在膠合基底的內(nèi)表面，避免了多腔濾光片的制備誤差累計問題。通過調(diào)整兩個基底外表面的長波通和短波通截止濾光薄膜的周期數(shù)，可以控制截止帶的截止深度。該設(shè)計方法提供的濾光元件，適用于熔融石英基底和玻璃基底基底，可實現(xiàn)在532nm激光波長達(dá)到95％以上的透過率，帶寬小于1.5nm，截止深度小于1×10?4。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于光學(xué)薄膜技術(shù)領(lǐng)域，特別是濾光光學(xué)元件的設(shè)計與制備技術(shù)，具體涉及一種帶寬小于1.5nm、截止深度小于1×10-4的可見光波段深截止的激光矩形濾光片及設(shè)計方法。
背景技術(shù)
隨著激光器件與探測技術(shù)的發(fā)展，基于主動激光的光電系統(tǒng)得到廣泛的應(yīng)用，涌現(xiàn)出激光雷達(dá)、激光引信、激光測高儀、激光測距、激光信標(biāo)、激光通信等各類激光應(yīng)用系統(tǒng)，推進(jìn)了現(xiàn)代光電技術(shù)的發(fā)展。諸如激光雷達(dá)技術(shù)，已經(jīng)發(fā)展了大氣探測激光雷達(dá)、海洋探測激光雷達(dá)、空中交會對接激光雷達(dá)、避障激光雷達(dá)、空間高分辨率對地觀測、化學(xué)成分探測激光雷達(dá)等。無論在哪種領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用，激光回波探測的精度和靈敏度一直是提高激光系統(tǒng)工作精度的關(guān)鍵。
激光回波探測的關(guān)鍵是提高信噪比和窄線寬，濾光片則是激光系統(tǒng)中的核心元件。由于目標(biāo)背景雜散光的存在，提高信噪比的關(guān)鍵是提高濾光片的抑制比，即提高激光波長的透過率和降低旁帶的透過率，因此對濾光片提出了寬波段深截止、窄帶高透過率的需求。
常用的窄帶濾光片結(jié)構(gòu)為法布里-珀羅型，中間耦合層+兩側(cè)反射膜實現(xiàn)干涉濾光，但是單腔的濾光片通帶為近似三角形，利用低折射率膜層串接多腔的方法可以有效改善通帶的形狀。按照串接腔的數(shù)量，主要有雙腔濾光片、三腔濾光片或者多腔濾光片。通過串接多腔可以將通帶改善為矩形。以光通信領(lǐng)域的DWDM濾光片為代表的產(chǎn)品，其中200GHz窄帶濾光片已經(jīng)成熟，100GHz濾光片也研制成功，所有濾光片均是全介質(zhì)濾光薄膜制作而成。盡管濾光片的帶寬已經(jīng)達(dá)到1nm以下，但是制作成本高而且并未實現(xiàn)其余波段的寬帶截止。因此對于壓縮線寬和寬旁帶的透過率同步實現(xiàn)，仍具有一定的難度。
發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題
本發(fā)明提出一種可見光深截止的激光矩形濾光片及設(shè)計方法，以解決如何對于特定波長激光能夠高度透過且具有小通帶帶寬，而在其余波段具有深度截止的技術(shù)問題。
(二)技術(shù)方案
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種可見光深截止的激光矩形濾光片設(shè)計方法，該設(shè)計方法包括如下步驟：
確定濾光片的基本結(jié)構(gòu)；其中，濾光片由兩個基底膠合而成，其中第一基底外表面具有長波通截止濾光薄膜，第二基底外表面具有短波通截止濾光薄膜，第一基底和第二基底之間用于膠合的內(nèi)表面均具有窄帶通濾光薄膜；
選定濾光片的參考波長λ0，選擇膜系結(jié)構(gòu)中使用的基底材料Sub、高折射率材料H和低折射率材料L；
將第一基底外表面的長波通截止濾光薄膜的第一初始膜系結(jié)構(gòu)，按照下式進(jìn)行設(shè)計：
Sub|αA(1H 1L)^mAβAH|Air
其中，αA和βA分別代表第一初始膜系結(jié)構(gòu)每層膜的光學(xué)厚度系數(shù)，mA為基本周期(1H 1L)的周期數(shù)，單位光學(xué)厚度為λ0/4；
設(shè)定波長范圍λ0±20nm的透過率為最大值，對第一初始膜系結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后的第一膜系結(jié)構(gòu)為：
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