專利名稱：1.55～1.75μm透過短波紅外濾光片及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種1.55 1.75 μ m透過短波紅外濾光片及制備方法，具體地說，涉及一種在1.55 1.75 μ m譜段具有高透過率，同時(shí)在0.20 1.45 μ m和1.95 3.35 μ m譜段寬截止的短波紅外濾光片；屬于表面技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前遙感探測(cè)系統(tǒng)的空間微型組合濾光片中，亟需一種滿足以下要求的關(guān)鍵濾光片:(1)在1.55 1.75 μ m譜段具有高透過率；(2)在0.20 1.45 μ m和1.95 3.35 μ m譜段具有抑制光信號(hào)的作用，以減少信號(hào)噪聲的影響；(3)可在低溫(80K)下使用；(4)基底尺寸小，基底所有面之間的夾角為直角，不存在倒角，膜層在拼接時(shí)不產(chǎn)生起膜或掉膜等膜層質(zhì)量問題，以滿足在所述空間微型組合濾光片中的拼接要求。目前已有的短波紅外濾光片截止寬度相對(duì)較窄，未見在1.55 1.75 μ m譜段具有高透過率，在0.20 1.45 μ m和1.95 3.35 μ m譜段寬截止的短波紅外濾光片的相關(guān)報(bào)道；同時(shí)，現(xiàn)有的短波紅外濾光片主要由高低折射率相差較少的兩種氧化物形成，存在膜層數(shù)較多以及膜層應(yīng)力大等特點(diǎn)，因此在微型基底上鍍制將出現(xiàn)膜層斷裂以及起膜等問題，不能滿足在遙感探測(cè)系統(tǒng)的空間微型組合濾光片中拼接及低溫使用要求。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的之一在于提供一種1.55 1.75μπι透過短波紅外濾光片，所述濾光片在1.55 1.75 μ m譜段具有高透過率，在0.20 1.4μπι和1.95 3.35 μ m譜段 寬截止，具有基底尺寸小、可低溫使用、膜層質(zhì)量好以及可拼接等特點(diǎn)。本發(fā)明的目的之二在于提供一種1.55 1.75 μ m透過短波紅外濾光片的制備方法。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)?！N1.55 1.75 μ m透過短波紅外濾光片,所述濾光片包括娃基底、娃基底一側(cè)的長(zhǎng)波通膜系和硅基底另一側(cè)的短波通膜系；其中，優(yōu)選基底長(zhǎng)29.5mm，寬1.6mm，厚1.2mm，優(yōu)選基底的平行度〈30";長(zhǎng)波通膜系包括交替疊加的硫化鋅(ZnS)膜層和氟化釔(YF3)膜層，長(zhǎng)波通膜系的結(jié)構(gòu)為:(0.5hl0.5h)~10,中心波長(zhǎng)為1250nm ;其中，h為硫化鋅膜層，0.5為硫化鋅膜層厚度對(duì)應(yīng)基本厚度的系數(shù)，0.5h表示硫化鋅膜層厚度為0.5個(gè)基本厚度，I為氟化釔膜層，I為氟化釔膜層厚度對(duì)應(yīng)基本厚度的系數(shù)，I表示氟化釔膜層厚度為I個(gè)基本厚度，所述基本厚度為光學(xué)厚度中心波長(zhǎng)的四分之一，10為基本膜堆(0.5hl0.5h)的周期數(shù)。采用Macleod軟件對(duì)所述長(zhǎng)波通膜系的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，得到優(yōu)選的長(zhǎng)波通膜系，如表I所示，其中，層數(shù)為I的膜層為長(zhǎng)波通膜系的最外層，層數(shù)為21的膜層沉積在硅基底上，為長(zhǎng)波通膜系的最內(nèi)層；
表I長(zhǎng)波通膜系
權(quán)利要求
1.一種1.55 1.75 μ m透過短波紅外濾光片，其特征在于:所述濾光片包括娃基底、硅基底一側(cè)的長(zhǎng)波通膜系和另一側(cè)的短波通膜系； 長(zhǎng)波通膜系包括交替疊加的硫化鋅和氟化釔膜層，結(jié)構(gòu)為:(0.5hl0.5h) '10,中心波長(zhǎng)為1250nm ；h為硫化鋅膜層，0.5h表示硫化鋅膜層厚度為0.5個(gè)基本厚度，I為氟化釔膜層，表示氟化釔膜層厚度為I個(gè)基本厚度，基本厚度為光學(xué)厚度中心波長(zhǎng)的四分之一，10為基本膜堆(0.5hl0.5h)的周期數(shù)； 短波通膜系包括交替疊加硫化鋅和氟化釔膜層，結(jié)構(gòu)為:(0.51h0.51) Ο(0.6511.3h0.651) ~8，中心波長(zhǎng)為2030nm ；h為硫化鋅膜層，表示硫化鋅膜層厚度為I個(gè)基本厚度，1.3h表示硫化鋅膜層厚度為1.3個(gè)基本厚度，I為氟化釔膜層，0.51表示氟化釔膜層厚度為0.5個(gè)基本厚度，0.651表示氟化釔膜層厚度為0.65個(gè)基本厚度；基本厚度為光學(xué)厚度中心波長(zhǎng)的四分之一，10為基本膜堆(0.51h0.51)的周期數(shù)，8為基本膜堆(0.6511.3h0.651)的周期數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種1.55 1.75 μ m透過短波紅外濾光片,其特征在于:基底長(zhǎng) 29.5mm,寬 1.6mm,厚 1.2mm,平行度〈30 "。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種1.55 1.75 μ m透過短波紅外濾光片，其特征在于:長(zhǎng)波通膜系如表I所示，層數(shù)為I的膜層為最外層，層數(shù)為21的膜層沉積在硅基底上，為最內(nèi)層； 表I長(zhǎng)波通膜系
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種1.55 1.75 μ m透過短波紅外濾光片，其特征在于:短波通膜系如表2所示，層數(shù)為I的膜層為最外層，層數(shù)為36的膜層沉積在硅基底上，為最內(nèi)層； 表2短波通膜系
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種1.55 1.75 μ m透過短波紅外濾光片，其特征在于:長(zhǎng)波通膜系如表I所示，層數(shù)為I的膜層為最外層，層數(shù)為21的膜層沉積在硅基底上，為最內(nèi)層； 表I長(zhǎng)波通膜系
6.—種如權(quán)利要求1或2所述的1.55 1.75 μ m透過短波紅外濾光片的制備方法,其特征在于:所述制備方法步驟如下: (1)將干凈的基底裝入清潔的真空室中，抽真空至彡3XIO^5Torr ； (2)將基底加熱到200°C，并保持30min； (3)用離子束轟擊清洗基底lOmin，離子源工作氣體為氬氣，氣體流量為17Sccm，離子源型號(hào)為霍爾源型的CC-105 ； (4)采用離子束輔助的電子槍蒸發(fā)法，分別在基底的一側(cè)逐層交替沉積長(zhǎng)波通膜系中的硫化鋅膜層和氟化釔膜層，在基底的另一側(cè)逐層交替沉積短波通膜系中的硫化鋅膜層和氟化釔膜層，直至完成所述膜系的沉積；硫化鋅膜層的沉積速率為2.0nm/s，氟化釔膜層的沉積速率為0.8nm/s，離子源工作氣體為氬氣，氣體流量為17Sccm，離子源型號(hào)為霍爾源型的CC-105，膜層厚度采用石英晶體膜厚控制儀監(jiān)控； (5)基底自然冷卻至室溫，得到一種1.55 1.75 μ m透過短波紅外濾光片。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種1.55 1.75 μ m透過短波紅外濾光片的制備方法，其特征在于:長(zhǎng)波通膜系如表I所示，層數(shù)為I的膜層為最外層，層數(shù)為21的膜層沉積在硅基底上，為最內(nèi)層； 表I長(zhǎng)波通膜系
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種1.55 1.75 μ m透過短波紅外濾光片的制備方法，其特征在于:短波通膜系如表2所示，層數(shù)為I的膜層為最外層，層數(shù)為36的膜層沉積在硅基底上，為最內(nèi)層； 表2短波通膜系
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種1.55 1.75 μ m透過短波紅外濾光片的制備方法，其特征在于:長(zhǎng)波通膜系如表I所示，層數(shù)為I的膜層為最外層，層數(shù)為21的膜層沉積在硅基底上，為最內(nèi)層； 表I長(zhǎng)波通膜系
全文摘要
本發(fā)明涉及1.55～1.75μm通過短波紅外濾光片及制備方法，屬于表面技術(shù)領(lǐng)域。該濾光片包括硅基底、基底兩側(cè)的長(zhǎng)、短波通膜系；長(zhǎng)波通膜系結(jié)構(gòu)為(0.5hl0.5h)^10，中心波長(zhǎng)1250nm；短波通膜系結(jié)構(gòu)為(0.5lh0.5l)^10(0.65l1.3h0.65l)^8，中心波長(zhǎng)2030nm；h和l分別為硫化鋅和氟化釔膜層；通過在真空中加熱基底，用離子束轟擊基底，用離子束輔助電子槍蒸發(fā)法分別在基底兩側(cè)沉積所述膜系，冷卻后制得。該濾光片在1.55～1.75μm透過率高，0.2～1.45μm和1.95～3.35μm寬截止，膜層數(shù)少，可在微型基底兩個(gè)表面上鍍制，滿足空間微型組合濾光片的工作要求。
文檔編號(hào)G02B5/20GK103245992SQ201310145339
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月25日
發(fā)明者王濟(jì)洲, 熊玉卿, 王多書, 董茂進(jìn), 王超, 張玲, 李晨 申請(qǐng)人:蘭州空間技術(shù)物理研究所