[发明专利]一种类皱褶膜系结构的陷波滤光片

说明书

技术领域

本发明属光学器件领域，尤其涉及一种基于类褶皱膜系结构的陷波滤光片。

背景技术

陷波滤光片，也称带阻滤光片或负滤光片，其光学特性表现为：在应用波段范围内，滤光片对大部分波长的光具有良好的透射率，而对特定波长范围（阻带）内的光可进行有效截止。它能在一段光谱中去除某些特定波段，其功能恰与带通滤光片相反。在生物医疗、拉曼分析、荧光测试、激光防护等方面，陷波滤光片获得了广泛的应用。

陷波滤光片光谱示意图如图1及图2所示。一般希望通带透射率（T）尽量高且波纹小，而阻带背景（OD）尽量深。T与OD之间的关系见公式（1）。

DO=- lgT……………………………………（1）。

基于褶皱理论，可设计出性能优越的陷波滤光片，但要求折射率随膜厚分布按一定规律连续渐变（如图3所示）。对传统的镀膜工艺来讲，这是不可能实现的。依据等效折射率理论，人们发展了一些近似方法：如基于3种以上材料的多膜料设计方法，可以设计一些简单的陷波滤光片，但由于可用膜料有限，此种方法受到限制；如厚度匹配层方法,但其中存在的大量超薄层（几个nm厚）给制备工艺带来了麻烦。

随着科技的进步，出现了同时沉积两种材料的共镀技术（如：共蒸发技术、共溅射技术），使得人们可获得相应的混合材料，其折射率可介于高低折射率材料之间的任一值，这使人们获得真正意义上的褶皱滤光片成为可能，但如何精确控制折射率按预期规律变化仍是镀制工艺上的难题。人们也研究了将折射率随膜厚渐变规律分为众多小层的方法，但对各小层中的折射率及膜厚的精准控制对镀制工艺依旧是不小的挑战。

现有陷波滤光片中，或者需要折射率连续渐变、或者存在大量薄层，致使镀膜难度很高，自然，此类滤光片也相当昂贵。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种不存在薄层，也不需折射率连续渐变，能够获得令人满意的光谱，制造难度低的类皱褶膜系结构的陷波滤光片。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的。

一种类皱褶膜系结构的陷波滤光片，其膜系结构为：基片 /  M₁ (M_iL)^^(k-1) (BL)^^s (N_jL) ^^(k-1) N_k  /入射介质；式中：i=2,…,k；j=1,2,…,k-1；其中。

L：折射率为n_L的低折射率材料；其在设计波长λ₀处为1个光学厚度λ₀ /4，λ₀为滤光片的陷波中心波长。

M_i（i=1,2,…,k）：一组单层内折射率固定、而层间折射率递增的混合材料，折射率由n_L经k步单调增大到n_max；其在设计波长λ₀处为1个光学厚度λ₀ /4，λ₀为滤光片的陷波中心波长。

N_j（j=1,2,…,k）：与M_i类似的另一组混合材料，折射率由n_max经k步单调减小到n_L；其在设计波长λ₀处为1个光学厚度λ₀ /4，λ₀为滤光片的陷波中心波长。

B：折射率为n_max的混合材料；其在设计波长λ₀处为1个光学厚度λ₀ /4，λ₀为滤光片的陷波中心波长。

作为一种优选方案，本发明所述低折射率材料采用SiO₂；所述高折射率材料采用Ta₂O₅。

进一步地，本发明所述M_i变化规律： y=sinχ;其中：χ?[0，π/2]；N_j变化规律y=sinχ;其中：χ?[π/2, π]；k为30；s为30；波长λ₀为532nm；B的折射率n_max为1.6。