[发明专利]一种空气隙标准具及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学领域，尤其涉及一种适用于波长或频率锁定应用领域的标准具及其制作方法。

背景技术

标准具按结构分为空气隙标准具和固体标准具。空气隙标准具时由前片、后片和间隔块构成。前片和后片通过间隔块作用形成了一个以空气为间隙的干涉腔。固体标准具由一块抛光好的基片构成，在基片的两个抛光面之间形成了以材料为间隙的干涉腔。固体标准具由一块抛光好的基片构成，在基片的两个抛光面之间形成了以基片材料为间隙的干涉腔。

标准具在通讯领域，可以作为波长锁定器的波长滤波器件，其工作的光路原理图如图1所示，由位相差和透过率公式(其中，n′为基片折射率，h为标准具反射腔厚度，θ′为光入射到介质内的折射角，R为反射率)，可以得出透过峰波长极大值条件：(其中j为干涉级次)，可见透过峰波长极大值是n′，h，θ′的函数。由于入射光入射角度的变化引起透过峰的变化属于非线性变化，通过控制入射光的入射角度来控制透过峰的实际操作不便，且这种方案影响波长锁定器的插损，因此标准具应用过程中，入射光以正入射为主，即入射角为零。那么，对于空气隙标准具，其透过峰控制方案有两种：方案一是控制标准具反射腔内气体折射率；方案二是精密控制标准具反射腔的腔长，即间隔块的厚度。

常规空气隙标准具在透过峰的控制上，主要是通过方案一来实现的，这种控制方案已经可以将透过峰控制在±10pm范围内，但由于这种控制方案涉及到较为复杂的封装工艺，需要花很大一部分制造成本在实现稳定的密闭性能上，即使如此依然存在温度稳定性方面的隐患。

发明内容

为克服上述问题，本发明提出一种空气隙标准具及其制作方法，通过精密控制间隔块厚度来控制其透过峰的精密度，结构简单、制作方便、温度稳定性高。

为达到上述目的，本发明所提出的技术方案为：一种空气隙标准具，包括第一光学基片、间隔块和第二光学基片；间隔块设置于第一光学基片和第二光学基片中间，三者光胶为一体；所述间隔块厚度h由公式确定，其中j为干涉级次，λ_j为透过峰波长，n为空气隙的折射率，θ′为光入射到标准具空气隙内的折射角；间隔块中间设有一通孔，所述第一光学基片的第二表面与所述通孔对应的区域镀有第一部分反射膜，其大小小于通孔尺寸；所述第二光学基片的第一表面与所述通孔对应的区域镀有第二部分反射膜，其大小小于通孔尺寸。

进一步的，所述第一光学基片的第二表面还镀有第一光胶膜，第一部分反射膜镀于第一光胶膜之上；所述第二光学基片的第一表面也镀有与第一光胶膜一样的第二光胶膜，第二部分反射膜镀于第二光胶膜之上。

优选的，所述第一光学基片的第一表面和第二光学基片的第二表面均镀有增透膜，该两表面均为一楔形小斜面，其楔角范围为15′～30′。

制作上述空气隙标准具的方法，包括如下步骤：a.在间隔块中间打一通孔，在第一光学基片的第二表面和第二光学基片的第一表面上镀部分反射膜；b.将间隔块与第一光学基片和第二光学基片光胶为一体，间隔块位于中间；c.对上述初步光胶后的标准具进行腔长厚度测试，并由公式确定间隔块所需去除或者增加的厚度，其中h为所需间隔块厚度，j为干涉级次，λ_j为透过峰波长，n为空气隙的折射率，θ′为光入射到标准具空气隙内的折射角；d.对第一光学基片、间隔块和第二光学基片进行开胶处理，分离出间隔块，并根据步骤c确定的间隔块厚度对其进行厚度精加工；e.将精加工的间隔块与第一光学基片、第二光学基片通过深化光胶重新胶合为一体，间隔块位于中间。

进一步的，步骤d所述精加工方法为采用等离子刻蚀、化学腐蚀或者MRF(Magnetorheological Finishing)抛光等方式去除间隔块多余厚度，或者采用镀膜方式增加间隔块厚度。

进一步的，步骤a中在第一光学基片的第二表面和第二光学基片的第一表面镀部分反射膜之前，先镀上一层光胶膜，所述部分反射膜镀于光胶膜之上。

进一步的，所述第一光学基片和第二光学基片采用相同的材料；优选的，可以采用光学玻璃或者陶瓷材料等透光材料，如融石英或者Zerodur等。

进一步的，所述间隔块材料可以跟第一基片和第二基片材料相同，也可以不同，优选光学玻璃或者陶瓷材料等，如ULE或者Zerodur等。