[发明专利]一种可见光、激光与中红外波段全介质薄膜分色元件及设计方法有效
申请号: | 201710694595.9 | 申请日: | 2017-08-15 |
公开(公告)号: | CN107290814B | 公开(公告)日: | 2019-08-16 |
发明(设计)人: | 刘华松;姜玉刚;李士达;杨霄;冷健;孙鹏;季一勤 | 申请(专利权)人: | 天津津航技术物理研究所 |
主分类号: | G02B5/20 | 分类号: | G02B5/20;G02B1/113;G02B27/00 |
代理公司: | 中国兵器工业集团公司专利中心 11011 | 代理人: | 祁恒 |
地址: | 300308 天津*** | 国省代码: | 天津;12 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 可见光 激光 红外 波段 介质 薄膜 分色 元件 设计 方法 | ||
1.一种可见光、激光与中红外波段全介质薄膜分色元件的设计方法,可见光波段为0.6-0.9μm,激光波段为1.06μm,中红外波段为3.0-5.0μm,其特征在于,所述设计方法包括如下步骤:
所述分色元件包括相互平行的第一表面和第二表面;所述第一表面具有可见光和激光波长反射、中红外波长透射的光学多层膜,所述第二表面具有中红外波长透射的减反射薄膜;
选定参考波长λ0为0.9μm,单位光学厚度为λ0/4;选择基底Sub材料为Si;选择所述第一表面的高折射率材料H为Si,低折射率材料L为SiO2;选择所述第二表面的高折射率材料H’为Ge,低折射率材料L’为YF3,中折射率材料M为ZnS;
将所述第一表面的初始膜系结构设计为如下结构:
Sub|0.6(0.5H 1L 0.5H)^40.8(0.5H 1L 0.5H)^4(0.5H 1L 0.5H)^4|Air
其中,Sub代表基底,Air代表空气;
设定所述第一表面的初始膜系结构在波长范围λ0±0.3μm波段的反射率为最大值,3.0~5.0μm波段的透过率为最大值;对所述第一表面的初始膜系结构进行优化,膜系结构优化后为如下结构:
Sub|x1Hx2Lx3H x4L……x23H x24Lx25H|Air
其中,x1~x25分别为每层薄膜的光学厚度系数,其中0<xi<6;
将所述第二表面的初始膜系结构设计为如下结构:
Sub|8.0H’0.3L’2.2H’1.8L’1.6M|Air
设定所述第二表面的初始膜系结构在波长范围3.0~5.0μm波段的透过率为最大值,对所述第二表面的初始膜系结构进行优化,膜系结构优化后为如下结构:
Sub|y1H’y2L’y3H’y4L’y5M|Air
其中,y1~y5为每层薄膜的光学厚度系数,其中0<yi<8;
所述分色元件的最终结构为:
Air|x25H x24Lx23H……x4L x3H x2Lx1H|Sub|y1H’y2L’y3H’y4L’y5M|Air
所述分色元件的工作角度为45°。
2.如权利要求1所述的设计方法,其特征在于,
所述第一表面的初始膜系结构优化后为如下结构:
Sub|2.0658H 0.1335L4.9438H 0.2804L 1.9670H 0.4191L 1.7501H 0.6748L1.4928H 1.4128L 1.4595H 0.5955L 1.1344H 1.1176L 1.3968H 0.5952L 1.0274H0.5330L 0.9159H 0.9536L 0.5335H 1.4038L 0.1548H 1.4737L 0.3959H|Air。
3.如权利要求1所述的设计方法,其特征在于,
所述第二表面的初始膜系结构优化后为如下结构:
Sub|7.7189H’0.2885L’2.2440H’1.7503L’1.6387M|Air。
4.一种可见光、激光与中红外波段全介质薄膜分色元件,其特征在于,采用如权利要求1~3中任一项所述的设计方法得到。
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