[实用新型]消除短波通截止滤光片半波孔的装置

说明书

本实用新型涉及一种光学薄膜制备装置，可消除短波通截止滤光片的半波孔。

在光学薄膜中，短波通截止滤光片是一种常用的滤光片，实际应用广泛，如在彩色电视、电影、印刷等彩色分光系统中使用的二向色镜以及热反射镜、望远镜红膜等。在短波通截止滤光片的制备中往往会在通带区域，即反射带中心波长的一半处出现一个反射峰，即半波孔，或称为滤光片的半波跌落，它的存在极大地影响了短波通截止滤光片的光谱特性，甚至导致滤光片无法使用。

对于短波通截止滤光片半波孔的产生原因，国内外许多光学薄膜专家进行了广泛研究，众说纷纭。例如，Maclod认为半波孔是由于镀膜材料的折射率的非均匀性造成的(参见：H.A.Maclod.″Half wave holes，leaks and the otherproblems″.in Proceedings of the 39^th Annual Technical Conference of the Society ofVacuum Coaters，J.N.Lingscheit and A.A.Bromfield，eds.(Society of VacuumCoaters，Washington，D.C.)，1996，p.193～198)；林永昌、卢维强认为半波孔是由于薄膜材料的折射率色散引起的(参见：林永昌，卢维强.光学薄膜原理.国防工业出版社，1990，p.352～353)；顾培夫认为半波孔是在镀膜过程中由于膜厚控制误差积累造成的(顾培夫.薄膜技术.浙江大学出版社，1993，p.162)。

根据实验分析和数值计算模拟的结果，上述因素均不是产生短波通截止滤光片半波孔的主要原因，短波通截止滤光片产生半波孔的真正原因是薄膜镀制过程中高折射率镀膜材料和低折射率镀膜材料蒸镀厚度不匹配，即在镀制四分之一中心波长厚度的膜层时，实际镀制出来的膜层中有一层(或是高折射率镀膜材料，或是低折射率镀膜材料)厚度始终偏大，从而产生半波孔。

本实用新型针对此原因而设计，目的是提供一种简单实用的、在短波通截止滤光片镀制过程中有效消除其半波孔的装置。本实用新型普遍适用于透射式和反射式光控极值法镀制短波通截止滤光片。

本实用新型的目的可以通过以下措施达到：本实用新型包括镀膜机真空室、左右两个电子枪、光源、调制器、控制片、球形夹具、挡板、反射镜、单色仪、光电倍增管和膜厚仪等部件，除此之外本实用新型还包括一个遮挡部件，位于镀膜机真空室内，固定在蒸镀膜层偏厚的电子枪与球形夹具之间。

本实用新型的目的还可以通过以下措施达到：本实用新型所用的遮挡部件是一个扇形遮挡板，扇形的圆心角一端对着镀膜机真空室中轴，扇形的弧边向着镀膜机真空室内壁，扇形遮挡板与镀膜机真空室底盘平行，扇形遮挡板的中线与镀膜机真空室的径向方向一致；扇形遮挡板的大小及其放置的高度满足以下条件：蒸镀膜层偏厚的电子枪蒸发的镀膜材料可以不受遮挡板阻挡淀积到控制片在该电子枪这一边的边缘上，同时蒸镀膜层偏薄的电子枪蒸发的镀膜材料可以不受遮挡板阻挡淀积到球形夹具在蒸镀膜层偏厚的电子枪这一边的边缘上(因为球形夹具的旋转，该边缘实际上是整个夹具的圆形边)；该遮挡部件由支撑架固定。

扇形遮挡板板心两个小孔与支撑架一端的两个小孔相对应，通过螺钉固定；支撑架另一端通过螺钉固定在镀膜机真空室底盘上。扇形遮挡板的扇形半径与圆心角的大小与镀膜机真空室的大小、扇形遮挡板固定在电子枪上方的高度，以及左右两个电子枪蒸镀膜层厚度的差值大小有关，一般是针对既定的镀膜机真空室和电子枪，首先确定扇形遮挡板固定的高度，然后据此从扇形半径和圆心角来调整扇形遮挡板的大小。通过使用不同大小的扇形遮挡板来控制蒸发材料淀积到镀膜基片上的多少，以达到控制膜层厚度的目的，最终使两个电子枪分别蒸镀的高、低折射率两种镀膜材料的膜层厚度相等。

本实用新型可以有效消除短波通截止滤光片的半波孔，其有益效果可以通过实验测试数据说明。

在实验中，所用的高折射率镀膜材料为TiO₂，所用的低折射率镀膜材料为SiO₂，未采用本实用新型镀制的短波通截止滤光片，控制波长为920nm，膜系为Sub/7(HL)H0.5L/Air，用分光光度计测试镀膜基片的透射光谱曲线，可从其测试曲线看到有很明显的半波孔，透过率仅为35％左右(图4)；在相同条件下采用本实用新型镀制的短波通截止滤光片，从其测试曲线可看出截止的中心波长为1100nm，在半波550nm处已经看不到半波孔，整个通带内波纹较小，由于色散的原因，三倍频处的反射峰已经移到400nm位置(图5)。