[發明專利]一種多層孔狀微結構的反射式窄帶濾光片

有效

• 申請號: 201810298812.7
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN108490526B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 付躍剛;王加科;劉美琦;羅宇
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: G02B5/26
• 分類號: G02B5/26
• 代理公司: 北京中理通專利代理事務所(普通合伙) 11633
• 代理人: 劉慧宇

一種多層孔狀微結構的反射式窄帶濾光片，屬于光學技術領域，為了克服現有技術濾光片膜層老化脫落及吸收光能的問題，該濾光片為在光學玻璃表面直接刻劃多組孔狀微結構形成，其包括：光學材料基底；第一組高折射率孔狀微結構，該結構直接與光學材料基底相連；第二組低折射率孔狀微結構，其位于第一組高折射率孔狀微結構上；第三組高折射率孔狀微結構，其位于第二組低折射率孔狀微結構上；三組孔狀微結構的表面均勻排布微孔結構，微孔為瓦罐狀，截面成超半球狀，依次將相鄰微孔中心點連線構成六邊形；三組孔狀微結構的孔心上下對齊，且第一組高折射率孔狀微結構的折射率和第三組高折射率孔狀微結構的折射率均大于第二組低折射率孔狀微結構的折射率。

技術領域

本發明涉及窄帶濾光片，特別涉及一種窄帶高反的多層孔狀微結構，屬于光學技術領域。

背景技術

干涉濾光片是利用多光束干涉原理制成的一種從寬光譜中過濾出一小段波段的多層膜系，同時讓其余短波和長波截止或反射的光學器件。常用的干涉濾光片有兩種，一種稱為全介質干涉濾光片：在平板玻璃上鍍上兩組四分之一波長的膜系，兩組膜系可以看作兩組高反膜中間夾著一個間隔層；另一種是金屬反射膜干涉濾光片：在基板上鍍一層高反射率的銀膜，在銀膜之上在鍍介質膜，再鍍一層高反射率的銀膜。兩種干涉濾光片的原理是相同的，利用兩層高反射膜夾一層低反射膜實現窄帶高反射率。

帶通濾光片只允許較窄波長范圍的光通過，常見的是法布里-珀羅型濾光片，它實質上是一個法布里-珀羅標準具。具體結構為：玻璃襯底上涂一層半透明金屬層，接著涂一層氟化鎂隔層，再涂一層半透明金屬層，兩金屬層構成了法布里-珀羅標準具的兩塊平行板。當兩極的間隔與波長同數量級時，透射光中不同波長的干涉高峰分得很開，利用別的吸收型濾光片可把不允許透過的光濾掉，從而得到窄通帶的帶通濾光片，其通頻帶寬度遠比普通吸收型濾光片要窄。另外還有全電介質的法布里-珀羅型濾光片，兩種典型結構為gHLH(LL)HLHa，gHLHL(HH)LHLHa。

所謂窄帶濾光片，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。窄帶濾光片主要作用是使特定波長的光通過，讓其他波長的光的反射(或衰減)光學元件。半波寬度通?？刂圃?0nm或者更小，可在紫外線、可見光、近紅外、遠紅外波段使用。

現有技術的最大缺點就是蒸鍍的膜層壽命有限，通常一年至幾年之內膜層老化、脆裂、脫落，這時需要在光學表面進行酸洗，重新蒸鍍，這個過程可能在光學表面產生劃痕，破壞光學表面平整度，進而影響成像質量或光學系統工作效率，光學系統也需要拆開，然后重新裝調，有些特殊環境下的光學儀器，如海洋環境中使用的光學儀器一經封裝便不再允許拆卸，薄膜的壽命直接影響整個光學系統的壽命?？梢圆鹦毒S護的光學系統，整個維護過程都需要在特定的操作環境下由專業人員進行，鍍膜和裝調又是兩個工藝環節，所以維護過程繁復，勢必成本高昂，還會耽誤光學系統的正常使用。

第二個缺點，首先，干涉濾光片的通頻帶的中心波長透過率往往在20％-90％之間，金屬反射膜干涉濾光片吸收尤為嚴重，峰值透過率一般在30％以下，兩種干涉濾光片都有不同程度的光能損失。對于全介質干涉濾光片來說，膜層數量越大，截止深度越深，但峰值波長透過率越小，膜層數量越小，峰值波長透過率會增加，但截止和透過波長的交界線又會變得不那么陡峭，多層膜系會吸收很大一部分光能量，膜層數量越多，光能損失越嚴重。通頻帶寬度，截至深度和峰值波長透過率始終難以平衡。其次，多層膜系蒸鍍往往需要數小時到幾天幾夜，時間不等。時間過于冗長，步驟過于繁瑣。最后，對于眾多波段的全介質干涉濾光片，通常為了針對不同波長達到不同的濾光效果，需要選擇多種膜層材料進行組合，經常會遇到沒有合適折射率材料的情況。

發明內容

本發明為了克服現有技術濾光片膜層老化脫落及吸收光能的問題，提出一種多層孔狀微結構的反射式窄帶濾光片。

本發明的技術方案為：