[发明专利]一种纳米圆柱阵列长波通滤波片

说明书

本发明公开了一种纳米圆柱阵列长波通滤波片，包括基底，基底上刻有纳米圆孔阵列，基底上还设有纳米圆柱阵列；纳米圆孔阵列中，各纳米圆孔贯穿基底，并成矩形整列排列；纳米圆柱阵列中，各纳米圆柱底部插入到基底内，并成矩形整列排列；在垂直纳米圆孔的平面上，纳米圆孔阵列和纳米圆柱阵列在两个方向上分别交错布置。本发明的纳米圆柱阵列长波通滤波片结构中，纳米圆柱阵列主要的工作方式是吸收紫外线而透过红外线，周期性纳米圆柱阵列对紫外波段的吸收性良好，对红外波段的透过性极佳，实现了在短波段的平均透过率低于1.5％，在长波段的平均透过率达到95％以上。

技术领域

本发明涉及一种光学截止滤波器，尤其涉及一种长波通滤波片。

背景技术

光学截止滤波器用于允许特定波长的光通过，并通过吸收或者反射的方式来对特定波长的光进行阻止。目前市场上常见滤光片的制造主要使用有色玻璃、薄膜等。随着科学技术的发展，目前越来越多的滤光片设计因其优越的光学特性和物理特性而采用透明聚合物纳米复合型材料，如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。

滤光片分为短通、长通，以及带通滤光片。短通滤光片即仅允许短波波段的光通过，长通滤波片即仅允许长波波段的光通过。1999年底Kim，YongGeun等人设计了一款长波通边缘滤波片，在200-800nm范围内测量牛晶体的光吸收和透射率。400nm以上的长波通区域完全透射而无吸收。此外，光吸收和透射率没有温度依赖性，长通边缘滤光片布局可以有效截止紫外线。S.M.El-Bashir等人于2017年设计了基于PVA/Rose Bengal的长通光学窗口应用。该滤光片通过浸渍了玫瑰红染料而通过通过聚合材料显现出较为优秀的光学特性。同时，2019年D.Gerz等人设计并研制了一种基于光栅衍射的大功率中红外长通滤波器，通过对光栅进行镀金硅，来实现有效波长与中红外波段的光进行分离，并保持良好的热稳定性及无色散性。2020年B,Zhou等人设计了一款基于圆柱孔纳米阵列的偏振无关高衍射效率二维光栅，此光栅相对于之前所设计出来的光栅拥有着更高的精度以及信噪比。其圆柱孔纳米孔阵列在SiO₂的厚度为477nm-570nm之间有着更高的衍射效率。1997年，N.J.Arfsten等人研究出一款用于滤光片生产的角度相关镀膜技术(ADDC)，该项研究是一种新型的改进的镀膜技术，各项试验表明该技术远优于传统的镀膜技术(DC)。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种纳米圆柱阵列长波通滤波片，实现在短波段的平均透过率低于1.5％，在长波段的平均透过率达到95％以上。

技术方案：一种纳米圆柱阵列长波通滤波片，包括基底，所述基底上刻有纳米圆孔阵列，所述基底上还设有纳米圆柱阵列；所述纳米圆孔阵列中，各纳米圆孔贯穿基底，并成矩形整列排列；所述纳米圆柱阵列中，各纳米圆柱底部插入到基底内，并成矩形整列排列；在垂直所述纳米圆孔的平面上，所述纳米圆孔阵列和所述纳米圆柱阵列在两个方向上分别交错布置。

进一步的，所述基底材料为SiO₂，所述纳米圆柱的材料为GaAs。

进一步的，所述纳米圆孔和所述纳米圆柱的半径r一致，取值范围为25nm-40nm；两纳米圆柱的半间距l取值范围为40nm-60nm，纳米圆柱的高度H取值范围为600-1100nm。

进一步的，所述纳米圆孔和所述纳米圆柱的半径r＝30nm，两纳米圆柱的半间距l＝50nm，纳米圆柱的高度H＝1000nm。

进一步的，所述基底的厚度h₁为150nm-200nm。

有益效果：本发明的纳米圆柱阵列长波通滤波片结构中，纳米圆柱阵列主要的工作方式是吸收紫外线而透过红外线，周期性纳米圆柱阵列对紫外波段的吸收性良好，对红外波段的透过性极佳，实现了在短波段的平均透过率低于1.5％，在长波段的平均透过率达到95％以上。

附图说明

图1为本发明长波通滤波片的立体结构示意图；