專利名稱：8-14微米微型線性漸變?yōu)V光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于光學(xué)領(lǐng)域，涉及一種除透鏡以外的光學(xué)元件，特別是一種濾光器。
應(yīng)用棱鏡或光柵的分光儀器，其精度和穩(wěn)定性取決于棱鏡和光柵及與它們配套的中繼光學(xué)元件的光學(xué)性能和機(jī)械穩(wěn)定性。這些因素影響系統(tǒng)的尺寸及重量和穩(wěn)定性，特別是對(duì)于便攜式分光計(jì)，如安裝于汽車(chē)和航天儀器上的分光儀器。對(duì)于這樣的便攜式儀器，平臺(tái)的震動(dòng)和移動(dòng)，可能使得儀器無(wú)法使用。
用干涉濾光片的分光儀器，只選擇透過(guò)某一特殊的光譜帶，從而提高信號(hào)的信噪比。一個(gè)固定波長(zhǎng)通帶的濾光片只能提供一個(gè)透射波長(zhǎng)，若系統(tǒng)在多個(gè)波長(zhǎng)上工作，則需要在使用過(guò)程中更換濾光片，或者把多個(gè)濾光片裝在一個(gè)軸上，通過(guò)軸的旋轉(zhuǎn)而更換濾光片。這樣的系統(tǒng)往往體積龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而使得系統(tǒng)精度差，穩(wěn)定性降低，以及由于沉重而不便于攜帶和移動(dòng)。
采用微型多通道集成窄帶濾光片作為光譜分光元件與固態(tài)列陣或面陣成象器件構(gòu)成的多光譜探測(cè)系統(tǒng)比采用棱鏡或光柵作為分光元件的多光譜探測(cè)系統(tǒng)可以具有更簡(jiǎn)單的光學(xué)系統(tǒng)，并能制成微型化和集成化系統(tǒng)，使其重量大為減輕，光譜精度和信噪比大為提高。早期的漸變?yōu)V光片主要是圓形周向漸變型，它的功能類似于一個(gè)中心波長(zhǎng)連續(xù)變化的掃描濾光片轉(zhuǎn)輪，不同波長(zhǎng)的光譜信息以分時(shí)方式傳送。近年來(lái)，光譜儀器廣泛采用列陣和面陣器件，多光譜遙感儀在設(shè)計(jì)和制造上更趨于小型化和集成化，這使得圓形漸變?yōu)V光片不再適用，而線性漸變?yōu)V光片與列陣或面陣探測(cè)器的結(jié)合使得探測(cè)系統(tǒng)小巧輕便，信噪比和穩(wěn)定性大為提高。
本實(shí)用新型的目的是提供一種8-14微米的微型線性漸變?yōu)V光器。
本實(shí)用新型的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案達(dá)到的本濾光器是以鍺材料為基板，在基板上真空蒸鍍多層介質(zhì)干涉膜，具體做法是1、以兩個(gè)都表面拋光，厚度為0.1-0.2毫米的鍺材料為基板。
2、涂層介質(zhì)膜材料選用碲化鉛和硫化鋅或硒化鋅，在基板上真空蒸鍍多層干涉膜。
3、本實(shí)用新型的多層干涉膜的主通帶膜系為G/HLHLH4LHLHL/Air或G/HLHLH2LHLHL/Air；前截次峰膜系為G/0.635[0.5HL0.5H]5/0.375[0.5HL0.5H]4/L/Air或G/0.635[0.5HL0.5H]5/0.375[0.5HL0.5H]4/0.295[0.5HL0.5H]3/L/Air；后截次峰膜系為G/1.82[0.5HL0.5H]5/HL/Air；排列式中各符號(hào)含義分別為G表示鍺基板，H表示光學(xué)厚度為λ0/4的碲化鉛膜層；L表示光學(xué)厚度為λ0/4的硫化鋅或硒化鋅膜層，λ0為特定波長(zhǎng)，Air表示空氣。
4、基板上的各層干涉膜的厚度在基板的長(zhǎng)度方向按同樣速率線性增加或減小，具體是特定波長(zhǎng)λ0在基板的長(zhǎng)度方向按同樣速率由8微米至14微米線性增加或沿相反方向線性減小。
本實(shí)用新型的附圖圖面說(shuō)明如下


圖1為本實(shí)用新型的部分結(jié)構(gòu)示意圖。圖中示出了基板1和碲化鉛材料涂層3及硫化鋅或硒化鋅材料涂層2，其中4、5、6分別為本實(shí)用新型的主通帶膜系，前、后截次峰膜系。
圖2為本實(shí)用新型的另一種形式的部分結(jié)構(gòu)(兩基片對(duì)合而成)示意圖，其中7為透明粘膠。
圖3為本實(shí)用新型在基板上某一位置主通帶膜系4的光譜透過(guò)率曲線。
圖4為本實(shí)用新型在基板上某一位置前、后截次峰膜系的光譜透過(guò)率曲線。
圖5為本實(shí)用新型8-14微米微型線性漸變?yōu)V光器在基板上某一位置的光譜透過(guò)率曲線。
圖6為本實(shí)用新型與微型碲鎘汞列陣探測(cè)器集成后測(cè)試出的光譜響應(yīng)曲線。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式，作進(jìn)一步闡述。
第一實(shí)施例采用面積為6毫米×4毫米，厚度為0.2毫米的鍺材料經(jīng)研磨拋光作為基板1，在基板1的第一個(gè)面上真空蒸鍍碲化鉛3及硫化鋅或硒化鋅2材料所組成的主通帶膜系4G/HLHLH4LHLHL/Air，在基板1的第二個(gè)面上真空蒸鍍碲化鉛3及硫化鋅或硒化鋅2材料所組成的后截次峰膜系6G/1.82[0.5HL0.5H]5/HL/Air及前截次峰膜系5G/0.635[0.5HL0.5H]5/0.375[0.5HL0.5H]4/0.295[0.5HL0.5H]3/L/Air；其第一面和第二面膜系的光譜透過(guò)率曲線分別在圖3、圖4中示出，其膜系的部分結(jié)構(gòu)示意排列則在
圖1中示出。其光譜分辨達(dá)到0.2微米。本技術(shù)方案提供的這個(gè)實(shí)施例是將所說(shuō)的第一面膜系和第二面膜系(主通帶膜系、前截次峰膜系、后截次峰膜系)分別蒸鍍?cè)谕粔K基板的正、反面上?；?上的各層干涉膜的厚度在基板的長(zhǎng)度方向按同樣速率線性增加或減小。產(chǎn)品的光譜透過(guò)率曲線在圖5中示出。使用時(shí)因一般與碲鎘汞探測(cè)器配合，在3微米以前及25微米以后的光譜范圍，由于碲鎘汞探測(cè)器不響應(yīng)，因而不予考慮，在8-14微米內(nèi)的任一波長(zhǎng)位置，前截次峰膜系截去此波長(zhǎng)以前一直到3微米范圍內(nèi)的紅外光，而后截次峰膜系截去此波長(zhǎng)以后一直到25微米范圍內(nèi)的紅外光。
而本實(shí)用新型所提供的第二個(gè)實(shí)施例是將所說(shuō)的主通帶膜系4、前截次峰膜系5、后截次峰膜系6分別蒸鍍?cè)趦蓧K基板1上，再將兩塊基板未鍍膜的面對(duì)合組成一個(gè)濾光器。
本實(shí)用新型的實(shí)施中采用了線性漸變擋板，實(shí)現(xiàn)膜厚線性變化。
本實(shí)用新型具有如下有益效果1、本實(shí)用新型提供了一種8-14微米微型線性漸變?yōu)V光器，在它的主通帶膜系上添加了前、后截次峰膜系。因而該濾光器具有窄的通帶，光譜分辨達(dá)到0.2微米，透射區(qū)透過(guò)率高而截止區(qū)非常寬(前截止可達(dá)3微米，后截止可達(dá)25微米)，截止深度高的優(yōu)點(diǎn)，且該濾光器適宜批量生產(chǎn)、產(chǎn)品膜層牢固并能經(jīng)受苛刻的考驗(yàn)，具有高的抗污染耐腐蝕性能。
2、本實(shí)用新型在基板的一端只透過(guò)8微米的紅外光，在基板的另一端只透過(guò)14微米的紅外光，而在基板的中間任一位置只透過(guò)8-14微米內(nèi)的一種特定波長(zhǎng)的紅外光，并且所透過(guò)的光的波長(zhǎng)隨著它所對(duì)應(yīng)的透過(guò)位置從基板的一端向另一端移動(dòng)而線性增加或沿相反方向線性減小。
3、本實(shí)用新型是目前唯一能與線陣或面陣碲鎘汞紅外探測(cè)器配合使用的紅外線濾光器?？捎糜诜止夤舛扔?jì)、大氣污染監(jiān)測(cè)儀，快速掃描分光計(jì)、輻射計(jì)、多光譜探測(cè)儀、氣體分析儀及其他需要分光的光譜儀器，它可以簡(jiǎn)化以上儀器的光學(xué)系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)，提高可靠性和穩(wěn)定性，使它們集成化小型化而便于攜帶。
4、配用本實(shí)用新型的探測(cè)器可同時(shí)識(shí)別不同的光譜輻射，同時(shí)快速地探測(cè)不同光譜輻射。
權(quán)利要求1.一種微型線性漸變?yōu)V光器，是在基板上蒸鍍多層介質(zhì)膜組成，其特征在于a.基板(1)以厚0.1-0.2毫米表面拋光的鍺材料做成；b.鍍層介質(zhì)膜材料用硫化鋅或硒化鋅(2)與碲化鉛(3)在基板(1)上真空蒸鍍多層干涉膜；c.主通帶膜系(4)為G/HLHLH4LHLHL/Air或G/HLHLH2LHLHL/Air；前截次峰膜系(5)為G/0.635[0.5HL0.5H]5/0.375[0.5HL0.5H]4/L/Air或G/0.635[0.5HL0.5H]5/0.375[0.5HL0.5H]4/0.295[0.5HL0.5H]3/L/Air；后截次峰膜系(6)為G/1.82[0.5HL0.5H]5/HL/Air；排列式中各符號(hào)含義分別為G表示鍺基板(1)，H表示光學(xué)厚度為λ0/4的碲化鉛(3)膜層；L表示光學(xué)厚度為λ0/4的硫化鋅或硒化鋅(2)膜層，λ0為特定波長(zhǎng)，Air表示空氣；d.基板(1)上的各層干涉膜的厚度在基板的長(zhǎng)度方向按同樣速率線性增加或減小，具體是特定波長(zhǎng)λ0在基板(1)的長(zhǎng)度方向按同樣速率由8微米至14微米線性增加或沿相反方向線性減小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所規(guī)定的濾光器，其特征在于所說(shuō)的主通帶膜系(4)，前截次峰膜系(5)和后截次峰膜系(6)可蒸鍍于基板(1)的同一個(gè)面上或按不同的組合分別蒸鍍于基板(1)的正、反面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所規(guī)定的濾光器，其特征在于所說(shuō)的主通帶膜系(4)、前截次峰膜系(5)和后截次峰膜系(6)可按不同的組合分別蒸鍍?cè)趦蓧K基板(1)上，再由二塊基板未涂膜的面對(duì)合組成一個(gè)濾光器。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種8-14微米微型線性漸變?yōu)V光器。它是以鍺為基板，用碲化鉛，硫化鋅或硒化鋅為鍍膜材料，采用真空蒸鍍干涉膜制作而成。在基板的中間任一位置只透過(guò)8-14微米內(nèi)的一種特定波長(zhǎng)的紅外光，光譜分辨達(dá)到0.2微米。它與列陣探測(cè)器組合使用，可以簡(jiǎn)化儀器的光學(xué)和機(jī)械系統(tǒng)。提高儀器的可靠性和穩(wěn)定性，使它們微小化而便于攜帶。更重要的是它能同時(shí)識(shí)別不同的光輻射，同時(shí)快速地探測(cè)不同的光譜輻射。
文檔編號(hào)G02B5/20GK2243085SQ9524491
公開(kāi)日1996年12月18日 申請(qǐng)日期1995年10月23日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月23日
發(fā)明者張鳳山, 潘建東, 張素英, 徐國(guó)森, 方家熊, 周東平 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所