專利名稱：具有高矩形度透過率曲線的紅外帶通濾光片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種紅外帶通濾光片，具體涉及一種具有高矩形度透過率曲線的紅外帶通濾光片，在空間環(huán)境條件下的光學遙感中，它用作10. 8微米紅外輻射量檢測濾光片， 它也可在地面工作，滿足對大氣目標紅外輻射量的檢測要求。
背景技術(shù)：
為滿足空間紅外技術(shù)發(fā)展需要，各種新型探測器件發(fā)展迅速，其中列陣探測元件的發(fā)展尤為迅速，這對于相應(yīng)的光學分光系統(tǒng)提出了高分辨的要求。因此，10. 8微米高矩形度紅外帶通濾光片的研制被提到了議事日程，倍受重視。中心波長10. 8微米紅外濾光片， 用于空間和地面紅外掃描輻射儀器中，以獲取地球表面土壤濕度，森林火情和地球目標溫度等信息，為氣象預報和環(huán)境監(jiān)測提供資料。為保證紅外掃描輻射儀器獲得數(shù)據(jù)反演后的準確性，研制出一種10. 8微米高矩形度紅外帶通濾光片，它能在規(guī)定的工作帶通區(qū)域內(nèi)獲取最大的有效透射能量，滿足儀器高分辨要求。目前，國外普遍使用鍺和硫化鋅為鍍膜材料，其二種材料的折射率比較低，鍍制出的帶通濾光片波形系數(shù)大于1.2(帶通濾光片斜邊10 %與50 %透過率處帶寬比值)，波形矩形度差。本項目10. 8微米高矩形度紅外帶通濾光片上升沿和下降沿陡峭，波形矩形度小于 1. 2。有效提高空間紅外掃描輻射儀器上光學分光系統(tǒng)對目標紅外輻射光譜的分辨力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是根據(jù)地球大氣紅外光譜的特征吸收峰，提供了一種10. 8微米具有高矩形度透過率曲線紅外帶通濾光片。它能有效檢測目標大氣紅外輻射數(shù)值，抑制其它波段光學輻射干擾，為氣象預報和環(huán)境監(jiān)測提供準確檢測數(shù)據(jù)。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)采用雙面拋光的鍺基板，直徑為12毫米，厚度0. 2 毫米的鍺晶體材料，其N <3，ΔΝ<0.4, θ < 1，B= III，在基板的二個面上分別交替蒸鍍硒化鋅膜層、碲化鉛膜層。本發(fā)明的濾光片由正面膜系1、基板2和背面膜系3組成，其特征是正面膜系1的膜系結(jié)構(gòu)為Ns IL2HLHL2HLH3L4H3LHL2HLHL2HLHL|No背面膜系3的膜系結(jié)構(gòu)為Ns I
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41 9. 7L | No 膜系中Ns表示基板，No表示空氣，L表示厚度為λ 硒化鋅膜層，H表示厚度為λ^/4碲化鉛膜層，中心波長λ Q = 10. 8微米，H、L前的2、3、4、0. 5和9. 7以及膜堆前的0. 26,0. 39和 0. 65數(shù)字為膜層的厚度系數(shù)，膜堆上的指數(shù)6和4為膜堆鍍膜的周期數(shù)。由于本發(fā)明濾光片對帶通透射區(qū)域中心波長矩形度要求較高，故正面主膜系設(shè)計出了五個諧振腔精密膜系結(jié)構(gòu)，有效提高了濾光片通帶的上升及下降沿陡度。背面膜系采用多個前截止膜堆疊加，有效截除通帶外次峰。
本專利有如下有益的效果1.濾光片具有中心波長為10. 8微米的帶通透過光譜，透射帶的上升沿和下降沿陡峭，波形矩形度好，采用這一特定的濾光片可以起到獲取工作波段有效輻射光譜，抑制其他波段輻射干擾，提高紅外掃描輻射儀器上光學分光系統(tǒng)對目標紅外輻射光譜的分辨力。2.本專利濾光片采用高折射比碲化鉛與硒化鋅材料，工藝簡單，生產(chǎn)出的濾光片性能穩(wěn)定，滿足紅外輻射掃描儀器性能要求。


圖1為一種具有高矩形度透過率曲線的紅外帶通濾光片正面及背面膜層排列示意圖，其中ι為正面膜系，2為基板，3為背面膜系。圖2為本專利產(chǎn)品光譜透過率與波長關(guān)系的實例曲線。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方法作進一步的說明由于本專利濾光片主膜系采用多個諧振腔結(jié)構(gòu)，中間層諧振腔級次較高，因此提高了濾光片帶通矩形度和限定波段能力。選用碲化鉛材料為膜系高折射率層，利用其本征吸收特性截除小于4. 0微米的次峰，并增加截止深度。正面膜層及背面膜層分別通過真空鍍膜實現(xiàn)，將硒化鋅和碲化鉛膜料交替蒸鍍在基片的二個面上(附圖1)。為了有效提高空間紅外掃描輻射儀器光學分光系統(tǒng)對目標紅外輻射光譜分辨力， 濾光片中心波長的定位精度要求小于0.2%，必須采用反射率監(jiān)控精度高于0. 的紅外自動監(jiān)控系統(tǒng)進行膜厚監(jiān)控。采用反射式奇級次多極值間接直控光電法，層與層具有良好的補償效應(yīng)，實現(xiàn)制備出10. 8微米高矩形度紅外帶通濾光片。采用I^kinElmer Spectrum GX型傅立葉變換光譜儀測試，本濾光片最終樣品實測性能如下(曲線見圖2)1.中心波長A0 = 10. 80微米。2.半寬度 Δ λ Q 5 = 0. 98 微米。3.波形系數(shù) Δ λ01/Δ λ05 = 1. 19。4.峰值透過率 T = 90. 8%。5.指定區(qū)域(1微米至9. 5微米，12微米至16微米)次峰截止深度Te < 0. 05%。6.成品外形直徑12毫米，厚度0. 2毫米。
權(quán)利要求
1.一種具有高矩形度透過率曲線的紅外帶通濾光片，它由正面膜系(1)、基板(2)和背面膜系C3)組成，在基板O)的正面和背面二個面上分別交替蒸鍍硒化鋅膜層及碲化鉛膜層構(gòu)成正面膜系(1)和背面膜系(3)，其特征在于所述正面膜系(1)的膜系結(jié)構(gòu)為Ns IL2HLHL2HLH3L4H3LHL2HLHL2HLHL|No所述背面膜系(3)的膜系結(jié)構(gòu)為Ns I
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41 9. 7L | No 膜系中 Ns表示基板，No表示空氣，L表示厚度為λ 0/4硒化鋅膜層，H表示厚度為λ 0/4碲化鉛膜層，λ 0為中心波長，H、L前的2、3、4、0· 5和9. 7以及膜堆前的0. 26,0. 39和0. 65數(shù)字為該膜層的厚度系數(shù)，膜堆上的指數(shù)6和4為膜堆鍍膜的周期數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有高矩形度透過率曲線的紅外帶通濾光片，其特征在于所述的基板( 為雙面拋光的鍺基板。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有高矩形度透過率曲線的紅外帶通濾光片，該濾光片以鍺為基底，硒化鋅及碲化鉛為膜層材料，采用真空薄膜沉積方法制備，主膜系采用五個諧振腔精密膜系結(jié)構(gòu)。它由正面膜系、基板和背面膜系組成，具有良好的帶通透過性能，能抑制其他波段光學輻射干擾。其應(yīng)用于空間紅外掃描輻射儀器上，滿足對大氣目標紅外輻射量的檢測要求。
文檔編號G02B5/20GK102269835SQ201110252369
公開日2011年12月7日 申請日期2011年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月30日
發(fā)明者倪榕, 劉定權(quán), 張麟, 李斌, 黃春 申請人:中國科學院上海技術(shù)物理研究所