红外探测器用滤光片的技术现状及应用

近红外滤光片和中红外带通滤光片在航天、气象和遥感等领域都有重要的应用。红外滤光片是让红外光透过而使其他波长光截止的滤光片,它的主要指标是峰值透过率。带通滤光片的重要指标是峰值透过率和通带半宽度。光学薄膜的膜系结构和具体设计对这些指标起决定性作用。本文主要介绍这两种滤光片的几例实际运用。     

基于ICCD光子计数的滤光片透过率测试

针对光经深截止滤光片衰减后,达到光子计数水平,其透过率难以用一般测量仪器测出的情况,设计了基于ICCD的光子计数成像系统,介绍了系统的工作原理,硬件组成和图像处理所涉及到的软件算法,给出了利用单位时间内透过的光子数计算透过率的计算方法,并对一给定的日盲滤光片进行了透过率测试。在特定波长范围内,测试结果的数值相对实际情况偏小,测试结果的数量级与实际一致,表明该系统的测试稳定性较高。经过分析,系统最小可探测到每秒钟几百个光子,可用于经滤光片衰减后达光子计数水平的滤光片透过率测试。     

大气光散射通信紫外滤光片技术研究

研究了大气光散射通信对紫外滤光片的性能要求,分析并比较了干涉紫外滤光片与吸收紫外滤光片的主要特性,重点分析了滤光片信号光的高透过率、背景光的深截止、透过率随入射角度的变化.     

中波红外双通道带通滤光片的研制

采用在单晶锗基底的两面分别设计中波红外带通滤光膜和中波红外负滤光膜的方法,设计了一种光谱性能优良的中波红外双通道带通滤光片。以适当的工艺技术完成了膜层的制备,并测试了实验样片的红外透射率光谱。结果显示,制备的中波红外双通道带通滤光片的通带透过率以及截止带截止深度均良好。由实验结果分析可知,镀膜材料蒸发角的变化和各层膜厚误差的累积,是导致实验片的测试光谱在截止带内出现两个较强的次峰,以及中间截止带略微偏移的主要原因。     

一种高信噪比和陡截止边缘的激光滤光片

本文介绍一种采用多半波结构模系的激发滤光片的设计原理、特性分析和镀制工艺。这种滤光片峰值透过率高,具有一定通带宽度,截止度深和截止边缘陡。实验结果:T_0>85%,△λ=180,T_m<10~(-3),实测曲线为一矩形波,性能优于国内同类滤光片。     

薄膜滤光片镀膜工序能力指数分析

阐述了工序能力指数(Cpk)的理论原理及计算方法。通过对某带通滤光片截止区域截止点所在波长位置的统计分析,从截止点(透过率T为5%的点)的分布情况,计算分析得出其Cpk值主要在1.0~1.33之间。提出了有效提高滤光片镀膜工序能力指数的方法和途径,包括减小参数分布的标准偏差δ、优化调整工艺条件,以及尽可能减小工艺参数分布中心μ与规范中心值T0之间的偏离等。     

单轴晶体双折射滤光片特性研究

本文研究了由单轴双折射晶体波片（光轴平行波片表面）和理想线偏振片组成的双折射滤光片倾斜旋转时的透过率,群延迟和二阶、三阶色散特性。推导出了双折射滤光片的透过率,群延迟表达式,给出了透过率、群延迟和二阶色散随光线入射角和光轴旋转角变化的等高线图,并对透过率的等高线图作了实验验证,取得了很好的一致性。群延迟和二阶色散的等高线图对双折射滤光片的优化设计和实际应用具有理论指导意义。     

一种沿径向变透过率滤光膜的研制

本文提出一种径向可变透过率滤光片的镀制工艺方案，采用该方案镀制的滤光片，有效地解决了大视场角而又要求像面照度均匀的难题。     

大角度激光通信带通滤光片的研究

为了满足激光通信系统的技术需求,选取Ti3O5、SiO2两种材料,采用前、后表面分别镀制长、短波通组合的方法,在HWB850基底上完成了在0°~60°范围内1064nm波段高透射,紫外、可见、近红外波段深截止滤光膜的设计,分析了实际测试曲线与理论曲线不吻合原因,并结合工艺的改进解决了偏差,最终制备的滤光片在0°入射时1064nm透过率91.7%,截止带透过率小于0.1%,60°入射时1064nm透过率86.9%,截止带透过率小于1%,具有良好的环境适应性,满足系统的技术需求。     

双截止透可见带通滤光片研制

为了实现蓝宝石基底上双截止透可见区的特性(截止带波长为0.3～0.4 μm、0.8～1.1 μm,通带波长为0.4～0.8 μm),初始结构采用双截止膜系,可截止近紫外和近红外,在蓝宝石基底的一侧实现可见光高透的宽通带滤光片,选用TiO2和SiO2分别作为薄膜高、低折射率材料,来实现双波段截止的目的,薄膜的设计层数为42层,总厚度是3.6 μm,采用电子束蒸发物理气相沉积法来实现镀制,并通过分光光度计测试镀制样品的透射率,测试结果显示截止区(0.3～0.385 μm和0.824～1.1 μm),平均截止深度分别达到了0.029 %和0.127 %,通带0.405～0.788 μm波段的平均透过率达到97.68 %,通带半宽度HFWD为398 nm(402～800 nm),有效地抑制了“半波孔”现象出现,并具有双波段截止和高通带透过率的特点。在环境测试中:薄膜的稳定性良好,膜层间匹配度适宜。因此,该双波段截止透可见滤光片可用于某些极端的环境条件中。     

Tunable notch filter using a thermooptic long-period grating

This paper proposes a tunable notch filter using a thermooptic long-period grating and investigates it theoretically. This notch filter is in the form of an integrated optical device and is based on a simple structure as compared with existing integrated optical notch filters. The thermooptic grating denotes a thermooptic index perturbation induced by periodic heaters. The attenuation of a resonance band in the transmission spectrum of the proposed notch filter can be controlled by adjusting the electric power applied to the periodic heaters. Employing the heat transfer theory and the coupled-mode theory, the proposed filter is designed and analyzed. The paper also presents analytic expressions for the temperature change due to a heater and the coupling coefficients due to the thermooptic grating. This filter may have potential as a compact dynamically controllable device like a tunable gain flattening filter.     

基于铁电液晶电控双折射的调谐滤波器的研究

将铁电液晶作为缺陷层引入一维光子晶体中,基于液晶的电控双折射,形成快速窄带调谐滤波器.用传输矩阵法研究了铁电液晶缺陷光子晶体的可调谐滤波特性,计算了电场对滤波器透射峰的位置、强度、个数和带宽的影响,结果表明该滤波器呈现良好的滤波功能.     

基于液晶填充的带隙型光子晶体光纤的滤波特性

在实芯光子晶体光纤的周期排列的空气孔包层中,填充高折射率液晶介质,使其形成光子带隙.由于填充后低折射率的纤芯周围分布着高折射率液晶棒,光子晶体光纤的横向因布拉格反射而形成了许多传输带,呈现多通道滤波特性.基于光子带隙理论,利用平面波展开法对填充液晶前后光子晶体光纤传导机制的转变进行了探讨,研究了填充液晶对光子晶体光纤滤波性能的影响.结果表明,当电场增大时,滤波通道中心向长波方向移动,滤波通道带宽增大;而对于相同的外加电场,随着液晶折射率的逐渐增大,滤波特性与电场增大情况类似,光子带隙开始向长波方向漂移,同时带隙的宽度也逐渐变大.

Abstract：

The photonic band gap is proposed by filling high-index liquid crystal into its periodically arranged air holes of the clad of solid core photonic crystal fibers (PCFs).Owing to the high-index liquid crystal clubs arranged around the low-index core after filling,PCFs show conductive bands and multi-channel filtering properties induced by transversely Bragg reflectance.Based on photonic band gap theory and plane wave expansion method,the effect of liquid crystal on the conduction change of PCF and filtering properties are researched.The results show that with the increase of electric filed,the filter channel center moves to long wavelength,and the bandwidth of filter channel increases.However,for the same applied electric field,with the increase of refractive index,the photonic band gap moves to long wave length and meanwhile the band gap increases.     

温度对铁电液晶电调谐滤波特性影响的研究

在改变外加电场实现铁电液晶电调谐滤波中,由于铁电液晶的螺距和自发极化强度对温度变化很敏感,从而为铁电液晶电调谐滤波器的应用和准确度的提高带来了困难。从铁电液晶的螺距和自发极化强度与温度的关系出发,讨论了温度对铁电液晶双折射的影响,给出了铁电液晶电调谐滤波器的透射率随温度变化的关系式,并进行了数值计算。结果表明,温度升高时,透射率和带宽增大,透射峰波长向短波长方向移动,温度变化对铁电液晶电调滤波特性的影响远小于电场变化的影响。     

Design of high-temperature superconducting low-pass filter forbroad-band harmonic rejection

A new type of low-pass filter based on a coupled line and transmission line theory is proposed for suppressing harmonics and spurious frequency. The seventh-order coupled-line low-pass filter with strip line configuration was fabricated using a high-temperature superconducting (HTS) thin film on MgO(100) substrate. The seventh-order low-pass filter has five attenuation poles in the stop band. Its cutoff frequency is 1 GHz with a 0.01-dB ripple level. The fabricated filter exhibits a characteristic stop band in the range from 1 to 7 GHz. A measured insertion loss at the pass-band of the HTS low-pass filter is 0.2 dB at 77 K, while the maximum return loss is 17.1 dB. These results match well with those obtained by the EM simulation. The new low-pass filter structure is shown to have attractive properties such as compact size, wide stop band range, and low insertion loss     

基于梯形槽阵列的SSPPs型带通微波滤波器

该文采用时域有限差分法(FDTD)设计了一种具有阶梯槽结构的人工表面等离激元(SSPPs)型带通微波滤波器。滤波器由4部分组成,其中第二部分(阶梯阻抗槽)是过渡部分,新颖的周期性排列的阶梯阻抗槽设计可增强微波波段亚波长的束缚效果,提高带通SSPPs滤波器的通带特性和抗电磁干扰能力。该文还利用FDTD法对微波频率范围内的SSPPs滤波器的透射和反射特性进行了研究。结果表明,通过调整阶梯阻抗槽结构的几何尺寸及传输线中耦合间隙参数,可以灵活地控制滤波器的带宽和抑制特性,滤波器具有很强的抗空间电磁干扰能力。     

全相位半带滤波器设计与实现

半带滤波器是一种特殊的低通FIR滤波器,在信号的分析与完全重构中应用广泛。本文在分析全相位滤波器频率取样特性基础上,首先得到无窗、单窗全相位恒通过而双窗则低于频率取样点的结论,其次利用全相位双边带对称传输特性H设计三种类型的半带滤波器且均具有严格零相位特性,类型I和II具有实系数单位冲激响应,类型III则具有复系数冲激响应而使半频点处幅值不等于0.5。第三,分别实现全相位九种半带滤波器并与三种传统设计方法进行比较,结果表明,全相位设计半带滤波器通带及阻带波纹数更少,且衰减降低近3dB。      

同轴监测激光深熔焊熔池小孔的特征分析

为了研究激光焊接工艺参量以及焊接材料对熔池、小孔形貌的影响,搭建了激光焊接同轴监测系统,对比研究了有无辅助光源和不同工艺条件下、采用中心波长分别为532nm和808nm窄带滤光片同轴监测的熔池、小孔图像特征。结果表明,采用808nm激光辅助光源照明和808nm窄带滤光片,可清晰地拍摄到熔池、小孔以及穿透孔特征图像;相同的工艺条件下,熔池变化小,小孔动态波动且波动幅度小,穿透孔的时变动态特征较小孔则明显不同;熔池宽度随激光功率的增加而增大,随焊接速率增大而减小;不同材料激光焊接的熔池、小孔和穿透孔的同轴监测验证了本监测系统的稳定性。该研究对激光焊接质量实时监控有理论指导意义。     

多传输零点LTCC带通滤波器的设计与仿真

设计了一个具有3个有限传输零点的小型化高阻带抑制三阶带通滤波器(BPF)。采用低温共烧陶瓷(LTCC)技术实现了一个中心频率在2.45GHz、带宽100MHz的带通滤波器,且具有优良的带外抑制性能,输入、输出驻波比低于1.12。通过在每个谐振腔上增加一个小型电感,在带外产生了多个有限传输零点,零点的位置可通过控制电感值的大小轻松移动。整个滤波器的外形尺寸为3.2mm×2.5mm×1.5mm,满足1210型号封装要求。     

具有多传输零点的微波陶瓷滤波器设计

低温共烧陶瓷(LTCC)滤波器具有体积小、插损小和衰减大的特性,为了抑制其阻带信号,研究并设计了具有带外多个传输零点的多层LTCC带通滤波器,分析了传输零点对滤波器性能的影响.最后利用HFSS仿真软件设计了一个具有三级耦合谐振器、尺寸为2.5 mm×2.0 mm×0.9mm、中心频率为2.45 GHz的带通滤波器.仿真...