中波红外短波通滤光片的设计与镀制技术研究

研究了中波红外宽光谱短波通滤光片优化设计和镀制,论述了设计该种滤光片的原则和方法。根据等效折射率理论,以周期性对称膜系为基础,使用部分膜层优化方法,设计了中波红外宽光谱短波通滤光片,在2 300～4 700 nm透射波段范围上的平均透射率设计值大于90%,在5 000～6 300 nm截止波段范围上的平均透射率小于1.00%。采用"会聚光红外光学系统"和等离子体辅助沉积工艺实验制备了滤光片。实验表明,在透射波段范围上的平均透射率约为83%,截止波段的平均透射率约为0.45%。结果表明,部分膜层优化方法设计的膜系,膜层结构简单,有利于膜层厚度的监控。     

2000—2500埃法—珀型金属—介质干涉滤光片的制备(研制进展报告)

用铝膜作高反射层,氟化镁膜作间隔层,采用双半波二级次与一级次滤亢膜系相结合,制成了2500埃以下波段具有高度自截止的远紫外窄带滤光片。主峰透射率≥25％,通带半宽度为150—180埃,对比度优于200。基本无旁带次峰,解决了不用远紫外玻璃来消除次峰的困难。在制备中,改进了铝膜镀制工艺和厚度控制方法,提高了金属—介质膜滤光片主峰波长定位精度,用普通的镀膜设备研制成功了满足燃化工业所要求的远紫外滤光片。     

矩形带通滤光片

利用多半波膜系(λ/4堆) λ/2 (λ/4堆) λ/2… (λ/4堆)代替法布里—珀罗型单半波膜系(λ/4堆) λ/2 (λ/4堆),使通带形状由三角形变成矩形。     

一种长波红外宽光谱长波通滤光片的设计与镀制

长波红外宽光谱长波通滤光片是光谱成像技术中重要的光学元件。本文研究了一种宽光谱长波通滤光片优化设计,论述了设计长波红外宽光谱长波通滤光片的设计原则和方法。根据等效折射率理论,以周期性对称膜系为基础,使用压缩透射区内波纹幅度的部分膜层优化方法,设计了满足性能指标要求的长波红外长波通滤光片。经过优化,所设计的膜系高透射波段内的平均透射率大于90%,高透射区内的最低透射率也高于85%。截止波段内的平均透射率小于1%,截止区内的最高透射率也低于5%。研究表明,部分膜层优化方法设计的膜系,膜层结构简单,有利于膜层厚度的监控,既能克服全自动优化方法给工艺上带来的困难,又弥补了解析法设计膜系时不能调整光谱特性的不足。     

宽截止长波红外带通滤光片的研制

针对空间用宽截止长波红外带通滤光片具有通带内平均透射率高、抑制带截止深度深、波纹系数小,可适应复杂环境条件,具有高稳定性和高可靠性等特点,以10.03μm～12.50μm和10.6μm～11.2μm两类宽截止长波红外带通滤光片为研究对象,论述了宽截止长波红外带通滤光片的设计原则和方法,采用"会聚光红外光学系统"和等离子体辅助沉积工艺成功镀制了空间用宽截止长波红外带通滤光片.指出等离子体辅助沉积工艺更有利于改善长波红外滤光片膜层的显微结构和残余应力消除.     

高透射深宽截止双通带荧光滤光片设计与PARMS镀制

以Nb_2O_5和SiO_2为光学镀膜材料设计了可见光区双通带BP561nmBP687nm超多层膜系干涉滤光片。采用直接光控和速率控制混合的膜厚监控方案,制造工艺采用OMS Simulator设计并模拟镀膜过程,模拟膜厚误差优于±0.1%,并在PARMS镀膜机上进行镀制。制造光谱结果:双通带滤光片波长定位精度均小于±2nm,峰值透过率高于95%,截止区300-950nm背景优于OD6,完全满足荧光检测的成像需求。     

新型双通道日夜滤光片的设计与镀制

红外相机和监控系统在日夜成像时使用日夜滤光片代替红外截止滤光片,以保证白天成像无色差,同时晚上能成黑白像.本文采用Essential Macleod软件设计新型双通道日夜滤光片光谱.光谱中440～640nm的平均透射率大于90％,650～ 1100 nm波段截止,红外截止区域在940nm存在带通,其平均透过率小于20％,带宽小于40nm.采用离子束辅助电子束蒸发的方法,通过优化工艺参数、减小膜层误差,制备得到满足设计要求的K9玻璃基底双通道日夜滤光片.     

太阳能模拟器滤光片的研制

太阳能模拟器作为研究航天科技卫星空间环境模拟和太阳能电池的检测与标定的必要模拟设备,越来越受到人们的关注,其中,模拟器滤光片(AM1.5)是太阳能模拟器的关键元件。本文依据标准大气光谱和标准氙灯的光谱曲线,得到了AM1.5型太阳能模拟器滤光片的透射率光谱曲线。在此基础上用TFC膜系软件对该滤光片的膜系进行了设计、优化,并对该膜系进行了镀制工艺研究。光谱测试结果表明,所研制的滤光片的中心波长950 nm处的透射率T=15%,半宽度350 nm;400~750 nm波段内,平均透射率Ta≥95%,1200~1400 nm内平均透射率Ta≥92%。光谱辐照度测试结果表明,其辐照匹配度在0.89~1.09之间,达到A类滤光片要求。     

基于TiO_2/SiO_2材料的短波通滤光片的设计与制备

根据短波通滤光片的设计原理,采用二氧化钛和二氧化硅作为高折射率材料和低折射率材料,从理论上计算出用这两种材料设计的短波通滤光片所需要的周期数及主膜系,并用膜系设计软件对该膜系进行优化。依照改进的设计,采用电子束蒸发的方法制备出符合要求的短波通滤光片,并找到最佳制备工艺和方法。UV-3100分光光度计测量结果表明,在波长380-670nm处,平均透射率T90%;在波长690-800nm处截止,平均透射率T1%,镀制膜层的透射率曲线与理论曲线符合技术要求。     

多通带荧光滤光片的膜系设计

针对多色荧光检测的应用需求,本文提出一种多通带滤光片膜系的设计方法,该方法以传统的Fabry-Perot模型为基础,采用带通膜系嵌套的方式构成基础膜系,计算调整其峰位因子和带宽匹配系数,可以实现对基础膜系通带位置、通带带宽的连续调节,通过Essential Macleod软件优化计算,在保证背景深截止的同时能够得到矩形化良好的波形。     

窄带介质滤光片的填充密度效应

实验观察到,窄带介质滤光片的填充密度效应,不但表现于滤光片峰值波长向长波漂移,而且显著地表现于峰值透射率的增加。依据填充密度理论模型,提出了膜层吸水后减少散射光损失的观点,从而解释了峰值波长透射率的增加。并依据填充密度理论,计算了峰值波长漂移的数值,计算的结果与实验测得的结果基本相符。最后,作为窄带介质滤光片填充密度效应的应用之一,研究了窄带介质滤光片胶合中峰值波长移动的规律,给出了防止峰值波长移动的简便可行的方法。     

电介质干涉滤光片的光学特性的评价公式

本文给出了便于分析和计算窄带滤光片最大透射率、最小反射率扣半宽度的公式。由电介质窄带透射干涉滤光片的参数所确定的公式,其最大的好处在     

WDM光纤通信用窄带滤光片膜系补偿膜层的最优化设计

在WDM光纤通信系统中充当分波/合波器的全介质F-B型多腔窄带滤光片的膜层层数较多，一般采用规整膜系结构，其各层膜的光学厚度均为监控波长的1/4整数倍，但仅采用规整膜层的膜系往往不能完全满足设计指标。因此，提出一种在基本满足设计指标的多层规整膜系上叠加少量非规整膜层的膜系设计方法，其中非规整膜层的光学厚度是在计算机上借助最优化方法寻优而得。     

基于Rugate理论的负滤光片设计研究

研究基于Rugate理论设计负滤光片。分析了折射率剖面函数各参数对光谱性能影响,提出了基于Rugate理论负滤光片设计方法,并给出了两组基于Rugate负滤光片设计的实例。研究表明,折射率峰-峰幅值、光学厚度、中心波长分别决定负滤光片反射带宽度、截止深度和位置。     

1064 nm负滤光片的设计与制备北大核心CSCD

针对当前可见-近红外光电探测器的激光防护要求,研究了1064 nm负滤光片的设计和制备。基于等效折射率理论,综合考虑光谱和场强分布优化,设计了由SiO2/Y_(2)O_(3)/H4组合的规整膜系和SiO2/H4组合的非规整膜系负滤光片;采用离子束辅助热蒸发沉积方式对负滤光片进行了制备,并测试了其光学和抗激光损伤性能。结果表明:在膜系结构G|(0.5LH0.5L)s|A两侧匹配减反膜可以有效减小通带波纹,调整膜系最外层厚度可以同时改善膜系的光谱特性和电场强度分布。镀制的规整膜系负滤光片在400~900 nm和1200~2000 nm波段平均透过率分别为89.98%和93.21%,1064 nm透过率为1.29%,激光损伤阈值为6.0 J/cm^(2);非规整膜系负滤光片在650~900 nm和1200~2000 nm波段平均透过率分别为93.70%和94.99%,1064 nm透过率为1.60%,激光损伤阈值为6.8 J/cm^(2)。     

基于F-P滤光片的三通道滤光片的设计

以法布里-珀珞滤光片(Fabry-Perot filter)结构为模型进,通过对间隔层干涉级次的计算优化,在理论上得到初步具有三通道特性的滤光片结构;为了进一步减少通道半带宽和提高滤波特性,通过适当提高反射膜的反射率,最终得到一种三个通道半带宽均≤5nm,峰值透过率≥95%的三通道滤光片设计。     

1064nm导模共振滤光片的设计与分析

为了获得峰值波长为1 064 nm的反射型窄带滤光片,采用导模共振原理进行设计,并利用严格耦合波法对滤光片的光谱特性进行了理论分析。首先设计了峰值波长1 064 nm单层反射型导模共振滤光片,由于覆盖层和基底层的折射率不匹配,使得远离峰值波长处的反射率偏高,引入减反射层后,峰值波长两侧的反射率明显降低;其次分析了光栅层厚度、光栅周期对滤光片光谱性能的影响。结果表明设计的滤光片具有反射率高、带宽窄及旁带反射率低等优良的光学性能。     

双半波窄带多层介质干涉滤光片

本文叙述了双半波滤光片的设计与制备工艺,列出了23层与31层对称和非对称双半波滤光片的主要参数。讨论了出现通带劈裂现象的原因。介绍了一种新型的胶合方法并给出了部分实验结果。     

射频反应磁控溅射制备低辐射薄膜

采用射频反应磁控溅射法制备了低辐射薄膜.对低辐射膜的薄膜结构的设计和测试结果表明：较合适的膜层结构是空气/二氧化钛/钛/银/二氧化钛/玻璃基片的多层结构.用扫描电镜分析了保护层钛层的作用,研究表明：银膜很容易氧化失效,失去反射红外紫外光作用,在表面镀覆钛保护层可以很好地保护银,避免银氧化,从而提高使用寿命.用分光光度计测试样品的透射率,当保护层钛层厚度为1 nm时,相应的膜系在可见光区（380 nm～780 nm）,最高透射率可达82.4%,平均透射率是75%;在近红外区（780 nm～2500 nm）的平均透射率为16.2%,可以满足建筑物幕墙玻璃等低辐射膜的要求.     

单层膜多模导模共振滤光片的电场增强效应研究

本文研究了单层膜多模导模共振滤光片的电场增强效应.单层膜导模共振滤光片同时兼具波导和相位匹配功能的物理机制得到了论证.当光栅厚度不断增加将出现多模共振效应,导致高阶泄漏模电场增强效应的产生.电场增强振幅的最大值反映导模共振滤光片的泄漏程度.通常在同一共振位置处电场增强振幅的最大值越大,其带宽就越小.