專利名稱：透0.45～1.6μm反8～12μm光譜分色濾光片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)薄膜技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種帶有光譜分色膜系的濾光 片，尤其涉及一種帶有透0. 45 1. 6Mm反8 12|Lkii光譜分色膜系的濾光片。
背景技術(shù)：
透0.45^im 1.6^im反8^im 12iam寬光譜分色濾光片是多光譜掃描光電儀
器設(shè)計(jì)與制造的關(guān)鍵器件之一，這種分色濾光片的主要功能在于首先把掃描 信息分為0.45(im 1.6iim和8(im 12nm兩大波段通道，使可見、近紅外與遠(yuǎn) 紅外波段分開。然后根據(jù)需要再進(jìn)行更詳細(xì)的分光，使各波段的輻射能到達(dá) 相應(yīng)的接收器上進(jìn)行光電信息轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理。分色濾光片的性能直接影響 光電儀器的像質(zhì)、作用距離等性能。同時(shí)，這對減少光電系統(tǒng)元件的數(shù)量、 體積和重量方面帶來了很大的方便。
對光譜分色濾光片的膜系結(jié)構(gòu)，許多文獻(xiàn)作了報(bào)道。據(jù)查新，李恒義等 曾在1979年第9期《激光與紅外》雜志1 11頁發(fā)表了題為"O. 4 p m l. 1 y m 高透、3um 15ym高反的寬帶光譜分色片的設(shè)計(jì)"的論文，該論文公開了作
者利用金屬膜具有高反射率的特點(diǎn)和可以進(jìn)行誘增透的原理設(shè)計(jì)并計(jì)算出 0. 4 li m l. 1 u m高透、3 u m 15 u m高反的寬帶光譜分色濾光片所需的膜系， 膜系的基本結(jié)構(gòu)為ZnS/Ag/ZnS，其光譜性能為0.4pm L lum，平均透過 率不大于75%; 3"m 15um,平均反射率不大于92%。
另外，林炳等在2004年第5期《紅外與毫米波學(xué)報(bào)》雜志394 396頁 發(fā)表了題為"紅外/可見光寬帶分色片設(shè)計(jì)與制備"的論文，該論文公開了作 者應(yīng)用誘導(dǎo)增透概念設(shè)計(jì)的寬光譜分色濾光片，采用光學(xué)控制結(jié)合晶體振蕩 控制的方法獲得了符合實(shí)用要求的紅外/可見分色濾光片,膜系的基本結(jié)構(gòu)也是ZnS/Ag/ZnS，其400nm 900nm范圍45°入射光透過率不大于80%,在 1325nm 13000nm范圍的平均反射率不大于90%。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種鍍制有光譜分色膜系結(jié)構(gòu)的濾光 片，該濾光片在45。使用的情況下，能夠把掃描信息分為0.45, 1.6nm和 8pm 12iim兩大波段通道，實(shí)現(xiàn)0.45 1.6iLim光譜區(qū)為高透射帶，8 12jnm為 高反射帶，從而達(dá)到把掃描信息中的可見光、近紅外光與遠(yuǎn)紅外光譜波段分 開的效果。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的濾光片包括透明基片和分色膜系， 所述分色膜系由介質(zhì)膜層和金屬膜層交替疊加的五個(gè)膜層構(gòu)成，其中，第一 膜層為硫化鋅膜并鍍制在所述透明基片的表面上，膜層厚度35 45nm;第二 膜層為銀膜，膜層厚度1.5 4.5nm，并鍍制在所述第一膜層上；第三膜層為 硫化鋅膜，膜層厚度95 105nm，并鍍制在所述第二膜層上；第四膜層為銀 膜，膜層厚度1.5 4.5nm，并鍍制在所述第三膜層上；第五膜層為硫化鋅膜， 膜層厚度35 45nm，并鍍制在所述第四膜層上；所述第二膜層與所述第四膜 層的膜層厚度之和為6nm。
根據(jù)本發(fā)明，所述透明基片為K9玻璃片，所述第一至第五膜層的厚度分 別為40nm、 3nm、 100nm、 3nm、 40nm。
根據(jù)本發(fā)明，所述透明基片為石英玻璃片，所述第一至第五膜層的厚度 分別為45nm、 3. 5nm、 95nm、 2. 5nm、 35nm。
本發(fā)明充分利用銀膜具有很高的反射率同時(shí)也具有相當(dāng)高的潛在透過率 的特點(diǎn)，通過在銀膜層兩側(cè)插入硫化鋅介質(zhì)匹配層，改變?nèi)肷浣橘|(zhì)及出射導(dǎo) 納，使組合后的膜系在可見區(qū)的反射和吸收都減到最小，從而把銀膜層本身 所具有的相當(dāng)高的潛在透射率(最大勢透率)誘導(dǎo)出來(即誘增透)，實(shí)現(xiàn)了 0.45 1.6,光譜區(qū)為高透射帶。而所增加的硫化鋅介質(zhì)層因其對中遠(yuǎn)紅外以 后波段影響最小，因此，8|im以后的光波段仍能保持銀膜層很高的反射率。本發(fā)明的突出優(yōu)點(diǎn)是膜層透射帶寬、透射特性好，0.45 1.6pm平均透射 率》81%;截止帶反射率高，8 12^im平均反射率^91。/。。
圖1是本發(fā)明光譜分色濾光片的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例在0.45 1.6pm的透射率曲線。 圖3是本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例在8 12pm的反射率曲線。 圖4是本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例在0.45 1.6pm的透射率曲線。 圖5是本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例在8 12|im的反射率曲線。 圖6是本發(fā)明第三優(yōu)選實(shí)施例在0.45 1.6pm的透射率曲線。 圖7是本發(fā)明第三優(yōu)選實(shí)施例在8 12|im的反射率曲線。 圖8是本發(fā)明第四優(yōu)選實(shí)施例在0.45 1.6jum的透射率曲線。 圖9是本發(fā)明第四優(yōu)選實(shí)施例在8 12pm的反射率曲線。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳述。 根據(jù)圖1所示，本發(fā)明提供的寬光譜分色濾光片包括透明基片和分色膜系 結(jié)構(gòu)。透明基片G選用K9或石英等透明玻璃。分色膜系結(jié)構(gòu)為介質(zhì)膜和金屬 膜交替疊加五層后構(gòu)成的組合膜系，介質(zhì)膜層材料為硫化鋅(ZnS)，金屬膜 層材料為銀(Ag)。其中，第一膜層為35 45nm厚的ZnS介質(zhì)膜l，第二膜層 為1.5 4.5nm厚的銀金屬膜2，第三膜層為95 105nm厚的ZnS介質(zhì)膜3，第四 膜層為1.5 4.5nm厚的銀金屬膜4，第五膜層為35 45nm nm厚的ZnS介質(zhì)膜5， 而且第二和第四膜層的厚度之和等于6nm。
下面結(jié)合幾個(gè)具體優(yōu)選實(shí)施例說明本發(fā)明的實(shí)際效果。 實(shí)施例l，選用K9玻璃基片，依次鍍制第一至第五膜層1 5，第一至第五 膜層的厚度分別為40nm、 3nm、 100nm、 3nm、 40nm。經(jīng)測試分別獲得該濾光片在0.45 1.6pm的透射率曲線(參見圖2)以及在8 12)im的反射率曲線(參見 圖3)，其在0.45 1.6陶光譜范圍內(nèi)的平均透射率>85.8%;在8 12陶光譜范 圍內(nèi)的平均反射率>91.8%。
實(shí)施例2，選用K9玻璃基片，依次鍍制第一至第五膜層1 5，第一至第五 膜層的厚度分別為35nm、 1. 5nm、 100nm、 4. 5nm、 45nm。經(jīng)測試分別獲得該濾 光片在0.45 1.6pm的透射率曲線(參見圖4)以及在8 12nm的反射率曲線(參 見圖5)，其在O. 45 1.6剛光譜范圍內(nèi)的平均透射率>84%;在8 12陶光譜范 圍內(nèi)的平均反射率>92%。
實(shí)施例3，選用石英玻璃基片，依次鍍制第一至第五膜層1 5，第一至第 五膜層的厚度分別為38nm、 4nm、 105nm、 2nm、 44nm。經(jīng)測試分別獲得該濾光 片在0.45 1.6pm的透射率曲線(參見圖6)以及在8 12pm的反射率曲線(參 見圖7)，其在O. 45 1.6Mm光譜范圍內(nèi)的平均透射率^83。/。；在8 12Mm光譜范 圍內(nèi)的平均反射率》91.5%。
實(shí)施例4，選用石英玻璃基片，依次鍍制第一至第五膜層1 5，第一至第 五膜層的厚度分別為45nm、 3. 5nm、 95nm、 2. 5nm、 35nm。經(jīng)測試分別獲得該 濾光片在0,45 1.6jim的透射率曲線(參見圖8)以及在8 12pm的反射率曲線 (參見圖9)，其在0.45 1.6陶光譜范圍內(nèi)的平均透射率》85%;在8 12Mm光 譜范圍內(nèi)的平均反射率^91. 7%。
實(shí)施例5，選用K9玻璃基片，依次鍍制第一至第五膜層1 5，第一至第五 膜層的厚度分別為38nm、 3. 8nm、 102nm、 2. 2nm、 42nm。經(jīng)測試分別獲得該濾 光片在0.45 1.6pm光譜范圍內(nèi)的平均透射率》84. 6%;在8 12~光譜范圍內(nèi) 的平均反射率>91.6%。
實(shí)施例6，選用石英玻璃基片，依次鍍制第一至第五膜層1 5，第一至第 五膜層的厚度分別為42nm、 4.5nm、 98nm、 1.5nm、 39nm。經(jīng)測試分別獲得該 濾光片在0.45 1.6pm的光譜范圍內(nèi)的平均透射率^82. 7%;在8 12Wn光譜范 圍內(nèi)的平均反射率>91.4%。
權(quán)利要求
1. 一種透0.45～1.6μm反8～12μm光譜分色濾光片，包括透明基片[G]和分色膜系，其特征在于所述分色膜系由介質(zhì)膜層和金屬膜層交替疊加的五個(gè)膜層[1～5]構(gòu)成，其中，第一膜層[1]為硫化鋅膜并鍍制在所述透明基片[G]的表面上，膜層厚度35～45nm；第二膜層[2]為銀膜，膜層厚度1.5～4.5nm，并鍍制在所述第一膜層[1]上；第三膜層[3]為硫化鋅膜，膜層厚度95～105nm，并鍍制在所述第二膜層[2]上；第四膜層[4]為銀膜，膜層厚度1.5～4.5nm，并鍍制在所述第三膜層[3]上；第五膜層[5]為硫化鋅膜，膜層厚度35～45nm，并鍍制在所述第四膜層[4]上；所述第二膜層[2]與所述第四膜層[4]的膜層厚度之和為6nm。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的透0. 45 1. 6Mni反8 12Mm光譜分色濾光片， 其特征在于所述透明基片[G]為K9玻璃片，所述第一至第五膜層[1 5]的 厚度分別為40nm、 3nm、 100nm、 3nm、 40nm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的透0. 45 1. 6to反8 12to光譜分色濾光片， 其特征在于所述透明基片[G]為石英玻璃片，所述第一至第五膜層的厚度分 另ij為45nm、 3. 5nm、 95nm、 2. 5nm、 35咖。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種透0.45～1.6μm反8～12μm光譜分色濾光片，包括透明基片和光譜分色膜系，光譜分色膜系基本結(jié)構(gòu)為ZnS/Ag/ZnS/Ag/ZnS。本發(fā)明適用于光學(xué)掃描成像系統(tǒng)，在45°使用的情況下，能夠把掃描信息分為0.45μm～1.6μm和8μm～12μm兩大波段通道，使可見、近紅外與遠(yuǎn)紅外波段分開。本發(fā)明在0.45μm～1.6μm波段范圍的平均透過率大于81％，在8μm～12μm波段范圍的平均反射率大于91％，分光性能良好。這對提高光學(xué)掃描成像系統(tǒng)的性能、減小系統(tǒng)的重量和體積具有重要意義。
文檔編號(hào)G02B5/20GK101446660SQ20081023643
公開日2009年6月3日 申請日期2008年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月24日
發(fā)明者劉永強(qiáng), 楊崇民, 楊益民 申請人:中國兵器工業(yè)第二〇五研究所