宽截止窄带滤光片设计

(10)申请公布号 (43)申请公布日 2013.07.24C N 103215558 A (21)申请号 201310140780.5(22)申请日 2013.04.22C23C 14/54(2006.01)C23C 14/26(2006.01)G02B 5/20(2006.01)(71)申请人兰州空间技术物理研究所地址730000 甘肃省兰州市城关区渭源路97号(72)发明人董茂进 王多书 熊玉卿 张玲王济洲 李晨 王超 高欢(74)专利代理机构北京理工大学专利中心11120代理人杨志兵付雷杰(54)发明名称一种提高长波红外滤光片光谱截止带边缘陡度的方法(57)摘要本发明公开了一种提高长波红外滤光片光谱截止带边缘陡度的方法，属于光学薄膜领域。

所述方法包括膜系设计、膜系镀制、膜系光谱测试、误差分析、膜系调整等五个步骤。

所述方法的整个过程工艺稳定，重复性好，操作简便，产品合格率高。

采用所述方法制备得到的长波红外滤光片截止带边缘陡度较高，所述方法能够实现长波红外窄带滤光片的镀制。

(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书3页 附图1页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书3页 附图1页(10)申请公布号CN 103215558 A*CN103215558A*1/1页1.一种提高长波红外滤光片光谱截止带边缘陡度的方法，其特征在于：所述方法步骤如下：（1）采用TFC 光学设计软件进行长波红外干涉截止光学薄膜膜系设计，得到设计光谱，膜系参数包括：膜层材料、膜层厚度；（2）根据设计光谱的膜系参数，采用电阻蒸发方法在基片上进行膜系镀制，得到长波红外干涉截止滤光片；（3）采用红外光谱仪对镀制好的膜系进行测试，得到实测光谱；（4）将设计光谱与实测光谱对比，进行误差分析，包括膜系误差、设备系统误差；此处分为两种情况：第一种情况，膜系误差、设备系统误差均符合要求，即实测光谱与设计光谱相符，所述长波红外干涉截止滤光片光谱截止带边缘陡度好，则结束；第二种情况，膜系误差、设备系统误差中的一种或一种以上不符合要求，即实测光谱与设计光谱不相符，所述长波红外干涉截止滤光片光谱截止带边缘陡度差，则根据膜系误差、设备系统误差对膜层厚度进行修正，得到新的设计光谱，转至步骤（5）（5）根据新的设计光谱，重复步骤（2）～（4），直到膜系误差、设备系统误差均符合要求，即实测光谱与设计光谱相符，所述长波红外干涉截止滤光片光谱截止带边缘陡度好，则结束，得到符合要求的长波红外干涉截止滤光片；其中，所述膜系误差包括两部分，一部分为膜层材料的设计光学折射率与实际光学折射率的差值；另一部分为膜层材料的设计厚度与实际厚度的差值；所述设备系统误差为镀膜设备带来的误差。

滤光片的截止波长
滤光片的截止波长是指滤光片开始透过或阻挡特定波长的光线的临界点。

滤光片可以设计成透明特定波长范围的光，同时阻挡其他波长的光。

不同类型的滤光片有不同的截止波长。

以下是一些常见的滤光片类型及其截止波长：
1.红外滤光片：截止波长在可见光范围内，通常在700纳米左右。

这样的滤光片会阻挡红外辐射，使得相机或其他光学设备主要感应可见光。

2.紫外滤光片：截止波长通常在400纳米左右。

这样的滤光片用于阻挡紫外线，只透过可见光。

3.蓝光滤光片：用于减少眩光和蓝光辐射，截止波长一般在450纳米左右。

这样的滤光片在眼镜或屏幕上使用，有助于保护眼睛。

4.荧光滤光片：用于观察荧光材料发射的荧光信号，截止波长取决于所观察的荧光颜色。

5.带通滤光片：不同类型的带通滤光片有不同的截止波长，通常设计成透过某个窄带的波长。

这些波长的选择取决于特定应用的需求。

在科学、工业、医学和摄影等领域，滤光片的设计都根据具体的光学要求进行优化。

光子学技术中的光学滤波技巧光学滤波技巧是光子学技术中的一项重要工具，它可以对光信号进行精确的频率选择和控制，从而用于各种应用，如通信系统、成像技术和传感器等。

在本文中，我们将介绍几种常见的光学滤波技巧，并讨论它们的原理和应用。

1. 窄带滤波技术窄带滤波技术是一种通过选择性地传递或抑制一定频率范围内的光信号的方法。

它通常使用干涉、衍射或共振等原理来实现。

其中，干涉滤波器基于干涉效应，利用多个反射和透射界面来实现光的干涉，从而选择性地传递或抑制一定频率范围内的光信号。

衍射滤波器则利用衍射原理，通过光栅或光子晶体等结构来选择性地传递或抑制一定频率范围内的光信号。

窄带滤波技术广泛应用于光通信、光谱分析和光学干涉等领域。

2. 宽带滤波技术与窄带滤波技术相反，宽带滤波技术是一种用于传递或接收宽频带光信号的方法。

它通常通过多通道传输或多级滤波的方式来实现。

多通道传输技术利用多个通道来传输不同频率范围的光信号，并通过合成或解析的方法来恢复原始信号。

多级滤波技术则使用多个滤波器级联，每个滤波器负责传递或接收一定频率范围的光信号。

宽带滤波技术在光通信、光纤传感和光学成像等应用中起着重要作用。

3. 光子晶体滤波技术光子晶体是一种具有周期性介质结构的材料，可以通过调节其周期和材料参数来实现对光信号的选择性传输。

光子晶体滤波器利用光子晶体的布拉格反射和光禁带效应来实现对特定频率范围的光信号的选择性传输。

通过改变光子晶体的结构和材料，可以实现对不同频率范围的光信号的滤波。

光子晶体滤波技术在光通信、光学传感和光子集成等领域具有广泛的应用前景。

4. 光纤滤波技术光纤滤波技术是一种利用特殊的光纤结构或材料来实现对光信号的滤波的方法。

其中，光纤布拉格光栅是一种利用光纤中的布拉格光栅结构来选择性地传递或抑制特定频率范围的光信号的技术。

光纤布拉格光栅可以通过调节光纤的折射率分布来实现对特定频率范围的光信号的选择性滤波。

光纤滤波技术在光通信、光纤传感和光学成像等领域得到了广泛的应用。

窄带滤光片是一种光学元件，它允许特定波长范围内的光通过，而阻止其他波长的光。

这种滤光片通常用于光谱分析、激光应用、光纤通信、医疗诊断和其他需要精确控制光波长的场合。

窄带滤光片的指标包括以下几个方面：1. 中心波长（Central Wavelength, CWL）：- 这是滤光片透过率最高的波长。

窄带滤光片的中心波长通常非常精确，可以在很小的范围内调整。

2. 透过带宽度（Bandwidth）：- 这是指滤光片允许通过的光波长范围，通常以全宽半高（Full Width Half Maximum, FWHM）来表示。

窄带滤光片的带宽很窄，通常在几纳米到几十纳米之间。

3. 透过率（Transmittance）：- 这是滤光片对特定波长光的传输效率。

理想的窄带滤光片在中心波长附近的透过率非常高，通常可以达到90%以上。

4. 截止深度（Blocking）：- 这是滤光片阻止非透过带光的能力。

窄带滤光片的截止深度通常很高，可以达到OD6（光学密度6）或更高，这意味着它能够非常有效地阻止非目标波长的光。

5. 波前质量（Wavefront Quality）：- 这是指滤光片输出光的波前形状。

高质量的窄带滤光片应该产生尽量平滑的波前，以减少光学系统的像差。

6. 偏振依赖性（Polarization Dependence）：- 某些滤光片可能会对光的偏振状态有特定的要求，这可能会影响其性能。

7. 环境稳定性（Environmental Stability）：- 滤光片在不同温度、湿度和压力条件下的性能稳定性。

对于窄带滤光片，环境稳定性通常非常重要，因为它们用于精确的光学应用。

8. 机械稳定性（Mechanical Stability）：- 滤光片在物理安装和操作中的稳定性，包括其对温度变化的抵抗能力。

9. 抗反射涂层（Anti-Reflection Coatings）：- 为了减少滤光片表面的反射损失，通常会在其表面涂覆抗反射涂层。

窄带滤光片光谱分光English Answer.Narrowband Filter Photometric Spectroscopy.Narrowband filter photometric spectroscopy is a technique that uses narrowband filters to isolate specific wavelengths of light from an astronomical object. This technique is used to study the physical properties of astronomical objects, such as their temperature, density, and chemical composition.Narrowband filters are typically made of glass or plastic, and they have a very narrow transmission band.This means that they only allow light of a specific wavelength to pass through. The width of the transmission band is typically determined by the thickness of the filter.Narrowband filter photometric spectroscopy is a simple and inexpensive technique, and it can be used to study awide range of astronomical objects. This technique is often used to study the interstellar medium, the atmospheres of stars, and the intergalactic medium.Procedure.The procedure for narrowband filter photometric spectroscopy is as follows:1. Choose a narrowband filter that isolates the desired wavelength of light.2. Place the filter in front of the telescope's aperture.3. Take a series of images of the astronomical object using the filter.4. Measure the flux of the astronomical object at the wavelength of interest.5. Use the flux measurements to determine the physicalproperties of the astronomical object.Applications.Narrowband filter photometric spectroscopy has a wide range of applications in astronomy. Some of the most common applications include:Studying the interstellar medium.Studying the atmospheres of stars.Studying the intergalactic medium.Measuring the redshift of galaxies.Searching for exoplanets.Advantages.Narrowband filter photometric spectroscopy has several advantages over other spectroscopic techniques. Some of theadvantages include:Simplicity: Narrowband filter photometric spectroscopy is a simple and inexpensive technique.Sensitivity: Narrowband filter photometric spectroscopy is a very sensitive technique, and it can be used to study faint astronomical objects.Versatility: Narrowband filter photometric spectroscopy can be used to study a wide range of astronomical objects.Disadvantages.Narrowband filter photometric spectroscopy also has some disadvantages. Some of the disadvantages include:Low resolution: Narrowband filter photometric spectroscopy has a low resolution, and it cannot be used to study the fine details of astronomical objects.Limited wavelength range: Narrowband filterphotometric spectroscopy is limited to a specific wavelength range, and it cannot be used to study the entire spectrum of an astronomical object.中文回答：窄带滤光片光谱分光。

滤光片技术参数滤光片是一种用于光学系统的光学元件，它可以选择性地透过或反射特定波长的光线，因此常用于光学仪器、相机和显微镜等设备中。

在选择滤光片时，需要了解以下几个参数。

1. 中心波长中心波长是指滤光片透过率的最大值所对应的波长，也称为峰值波长。

在使用滤光片时，需要根据需要选择相应的中心波长，以达到所需的光学效果。

例如，用于拍摄夜景的滤光片中心波长通常为550纳米，而用于观察细胞的荧光显微镜滤光片中心波长则需要根据荧光染色剂的特性来选择。

2. 带宽带宽是指滤光片透过率大于一定值的波长范围，通常用于描述滤光片的透过率性能。

例如，一款带有550纳米中心波长的滤光片，其带宽为20纳米，则表示在波长为530纳米至570纳米范围内，其透过率大于50%。

3. 透过率透过率是指滤光片对于特定波长的光线透过的百分比。

通常来说，滤光片的透过率越高，其光学性能越好。

但不同的应用需要不同的透过率，例如用于拍摄夜景的滤光片需要较低的透过率，而用于观察荧光显微镜的滤光片则需要较高的透过率。

4. 偏振类型偏振类型是指滤光片的偏振方向，通常有线偏振和圆偏振两种。

线偏振滤光片只能透过一个方向的光线，而圆偏振滤光片则可以将线偏振光转化为圆偏振光，或将圆偏振光转化为线偏振光。

选择偏振类型需要根据具体的应用需求来确定。

5. 尺寸和形状滤光片的尺寸和形状也是选择滤光片时需要考虑的因素。

通常来说，滤光片的尺寸和形状需要与使用的光学设备相匹配，以确保其可以有效地起到滤光作用。

此外，不同的形状和尺寸也会对滤光片的性能产生影响，因此需要根据具体的应用需求来选择。

6. 耐久性滤光片的耐久性也是选择滤光片时需要考虑的因素之一。

由于滤光片通常需要长时间使用，因此需要具有一定的抗磨损和耐腐蚀能力，以确保其能够长期稳定地工作。

此外，还需要考虑滤光片的防水性能和耐高温性能等方面的因素。

选择适合的滤光片需要综合考虑以上几个参数，并根据具体的应用需求进行选择。

新型超窄带光滤波器的研究与应用
新型超窄带光滤波器是一种基于光学干涉原理的光学器件，其主要作用是在光学系统中选择性地传递某一波长范围内的光信号，同时阻挡其他波长的光信号。

这种光滤波器具有超窄的带宽和高的透过率，可以在光学通信、光谱分析、光学成像等领域中发挥重要作用。

近年来，随着光学技术的不断发展，新型超窄带光滤波器的研究也得到了广泛关注。

目前，研究人员主要采用微纳加工技术、光学薄膜技术、光学共振技术等手段来制备超窄带光滤波器。

其中，微纳加工技术是一种基于半导体工艺的制备方法，可以制备出具有高精度和高可靠性的超窄带光滤波器；光学薄膜技术则是一种基于多层膜的制备方法，可以制备出具有高透过率和高选择性的超窄带光滤波器；光学共振技术则是一种基于光学共振现象的制备方法，可以制备出具有高灵敏度和高分辨率的超窄带光滤波器。

除了在制备方面的研究，新型超窄带光滤波器在应用方面也有着广泛的前景。

在光学通信领域，超窄带光滤波器可以用于光纤通信系统中的波分复用技术，实现多路光信号的传输和接收；在光谱分析领域，超窄带光滤波器可以用于分析样品中的特定成分，提高分析的精度和准确性；在光学成像领域，超窄带光滤波器可以用于医学成像中的光学断层扫描技术，提高成像的清晰度和分辨率。

总之，新型超窄带光滤波器是一种具有广泛应用前景的光学器件，其制备和应用研究已经成为当前光学领域的热点之一。

未来，随着光学技术的不断发展和创新，相信新型超窄带光滤波器将会在更多领域中发挥出其重要作用。

一、介绍中心波长222nm紫外滤光片是一种用于过滤紫外光的光学元件。

它可以有效地阻挡波长在222nm左右的紫外光，同时透过其他波长的光线。

由于紫外线对人体健康具有较大的危害，所以中心波长222nm 紫外滤光片的设计和制备对于生活和医疗领域具有重要意义。

二、中心波长222nm紫外滤光片的设计1. 确定光学参数需求：首先需要根据具体的应用需求确定中心波长222nm紫外滤光片的光学参数，包括透过率、反射率、波长范围等。

2. 材料选择：选择适合制备中心波长222nm紫外滤光片的材料，通常采用氧化锌、氟化镁等透明材料。

3. 光学设计：利用光学设计软件对中心波长222nm紫外滤光片进行光学设计，以确保其在指定波长范围内具有良好的光学性能。

三、中心波长222nm紫外滤光片的制备1. 材料预处理：对选定的材料进行清洗、抛光等预处理工艺，以确保材料的表面平整、无杂质。

2. 薄膜沉积：采用物理气相沉积（PVD）或者化学气相沉积（CVD）等工艺，在基片上沉积具有特定光学特性的薄膜。

3. 薄膜调制：通过改变沉积条件，调制薄膜的厚度和组分，以达到滤光片的设计要求。

4. 光学性能测试：对制备好的中心波长222nm紫外滤光片进行光学性能测试，包括透过率、反射率、波长选择性等。

四、中心波长222nm紫外滤光片的应用1. 医疗领域：中心波长222nm紫外滤光片可用于医疗设备中，过滤掉对人体有害的紫外线，保护医护人员和患者的健康。

2. 生活用品：可用于太阳镜、防晒用品等日常生活用品中，有效阻挡紫外线的侵害。

3. 科研领域：在实验室等科研场景中，用于研究紫外光对材料和生物的影响，保护实验人员的安全。

五、总结中心波长222nm紫外滤光片的设计和制备是一项充满挑战的工程，需要充分考虑光学参数需求、材料选择、光学设计以及制备工艺等多个方面的因素。

其制备工艺要求高，需要严格控制薄膜的厚度和成分，并进行严格的光学性能测试。

然而，经过精心设计和精密制备的中心波长222nm紫外滤光片将在医疗、生活和科研领域发挥重要作用。

干涉滤光片的设计与制造实验报告班级：姓名：学号：一、玻璃(折射率为1.52)表面制备ITO 薄膜(折射率为1.9)，当薄膜光学厚度为0λ/4(0λ取500nm)时，理论计算ITO 薄膜在0λ处的透过率，并判断该薄膜是增透膜还是增反膜。

1、薄膜在0λ处透过率的计算讨论光线正入射,各介质吸收系数k=0的情况,图1 薄膜透过率计算光路图πλλπλπδλλ=∙=∆==∙==∆22224222101nh n 上表面的光程差光线在介质、由于光线正入射且不考虑介质吸收率，故在薄膜n 1上表面的反射系数r 1,玻璃基板n 2上表面的反射系数r 2计算公式如下：1711952.19.152.19.1,2999.119.112121101021=+-=+-=-=+-=+-=n n n n r n n n n r依据单层膜反射率计算公式：2211222212122cos 12cos r r r r R r r r r δδ++=++1660.0,21==R r r 代入得，将πδ8340.0-1==R T1n 2n r 1 r 22、薄膜功能判断1)对比不镀膜的情况若未向玻璃基板上镀ITO 薄膜，则玻璃基板表面的反射系数为631352.1152.112200-=+-=+-=n n n n r ，由于光线正入射，故玻璃表面反射率为0426.0)6313(|r |22===R ,小于镀膜时的反射率0.1660，故该模型中ITO 薄膜为增反膜。

2）从薄膜表面光线的干涉情况考虑：由于n 1>n,,故光线1在薄膜与玻璃的界面反射时产生半波损失，所以1、2光线在薄膜上表面的实际相位差为πππδ2'=+=，这表明，1、2光线在薄膜表面经干涉加强，即薄膜表面反射光加强，这是增反膜的原理。

二、简述窄带滤光片的作用及工作原理并设计如下滤光片(给出膜系结构及设计曲线)：入射介质0n ＝1；出射介质g n ＝1.52；入射角0θ＝︒0；中心波长0λ＝450nm ，中心波长透过率大于85%，透射光谱的半宽度小于50nm 。

850nm窄带滤光片引言850nm窄带滤光片是一种光学器件，被广泛应用于红外光谱分析、生物医药、热成像等领域。

它可以选择性地传递或阻挡特定波长的光线，以达到特定的光学效果。

透过率与半波宽度850nm窄带滤光片的光学性能取决于其透过率和半波宽度。

透过率指的是滤光片透过的光子数与入射光子数之比，通常用百分比表示。

半波宽度则是指滤光片能够透过的光线波长范围，其定义为透过率下降到峰值的一半时的波长差。

制备方法850nm窄带滤光片的制备方法主要分为光学镀膜和金属控制渗透法两种。

光学镀膜法在光学镀膜法中，通过在基底上涂覆多层膜和空气层，来产生显著的干涉和反射效果。

具体来说，可以使用两种类型的材料，即高折射率和低折射率的材料，来制作多层膜，并且交替着沉积在一起。

高折射率材料用于产生相位反转，低折射率材料则用于产生干涉，从而实现对850nm波长的透过率选择性。

金属控制渗透法金属控制渗透法是通过将金属氧化物沉积在基底上，并且通过控制其形态和厚度来实现窄带滤光片的制备。

具体来说，金属氧化物会形成固态电解质体系，这会产生一个有效的折射率，从而控制透过光线的频率。

应用850nm窄带滤光片的应用非常广泛，有以下几个方面：红外检测850nm窄带滤光片可以用于红外检测器的输出波长选择，具有选择性地控制红外辐射的能力。

例如，在智能家居和工业控制领域中，850nm滤光片可以帮助检测到更精确的目标温度。

生物医药850nm窄带滤光片也可以用于生物医药领域。

在近红外光学成像中，850nm窄带滤光片可以用于选择性地传播透过的血液成分，从而实现更好的图像质量。

此外，850nm滤光片也是典型的多光子显微镜技术的筛选波长。

热成像在热成像中，850nm滤光片可以帮助控制红外成像的温度分布，从而在夜视、无人机、无人车等领域中具有广泛的应用。

结论总之，850nm窄带滤光片作为一种光学器件，具有众多的应用，包括红外检测、生物医药、热成像等领域。

掌握其制备方法和光学性能将有助于更好地理解和优化其应用。