短波通滤光片膜系设计

膜系设计

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第 2卷第 5期 7 20年 9 06月文章编号：0 22 8 ( 0 6) 5 0 1— 4 1 0—0 2 2 0 0—4 50

应用光学J u n lo pid Opis o r a fAp l tc e

V o .2 1 7。N O. 5Se, 006 p.2

短波通滤光片膜系设计赵兴梅，师建涛，郭鸿香(安应用光学研究所，安 706)西西 1 0 5

摘

要：详细介绍用等效折射率概念设计短波通滤光片的原理和计算方法。 根据原理和方法，选

择二氧化钛 ( i 作为高折射率材料、 TO )二氧化硅 ( i作为低折射率材料。首先从理论上计算出 SO )用这 2种材料设计的波长一9 0 5 m的短波通滤光片所需要的周期数， 5~11 0n然后给出短波通滤光片的主膜系和光谱曲线。由于据此周期数设计出的膜系光谱曲线在7 0 1 m处的透过率不 5￣8 0n 符合要求，因此对该膜系进行了改进。照改进的设计进行多次制备，终制备出了符合要求的短依最

波通滤光片，到了最佳制备工艺和方法。找最后，制备出来的短波通滤光片薄膜进行了各种环境对实验。实验结果表明，层的各项指标符合设计要求。膜 关键词：短波通滤光片；系设计；效折射率； 膜等周期数数中图分类号： N3 5 8 T 0 .文献标志码： A

Fim y t m s g o ho t wa e e t s it r l s s e De i n f r s r - v l ng h pa s f leZ HAO n— i H IJa—a Xi g me,S in to, GUO n— in Ho g xa g( n I s t t fAp l d Op is Xi n t u e o p i tc,Xia 1 0 5,Ch n ) a i e n7 0 6 ia

Abs r c: The prncpl a d c l ul ton m e ho o d sgn s r— v l n h pa s fle s wih a ta t i i e n a c a i t d t e i ho t wa e e gt s it r t

c n e to q i a e tr fa tv n e s p e e t d i h s p p r o c p f e u v l n e r c i e i d x i r s n e n t i a e .Ti 2 sc

o e s t e m a e i l O wa h s n a h t ra o i h r f a t e i d x a d S O 2 a h t r l fl w e r c i e i d x b s d o h rn i l f h g e r c i n e n i s t e ma e i o r f a v n e a e n t e p i c p e v a o t a d me h d P ro iiy o h r— v l n t a s f t r a v l n t 一 9 0~ 1 5 m s n t o . e i d ct f s o t wa ee g h p s i e t wa ee g h l 5 1 0 n wa t e r t a l e i n d a c r i g t h o c p f e u v l n e r c i e i d x Th an fl h o e i l d s g e c o d n o t e c n e t o q i a e t r f a tv n e . c y e m i i m s s e a d t e s e t u c r e o h h r— v l n t a s fl r r r s n e . Th e i n o y t m n h p c r m u v ft e s o t wa e e g h p s i e a e p e e t d t e d sg ft im ys e wa o r c e i e is t a m isviy di o e h e uie e t a he r ng he fl s t m s c r e t d snc t r ns s i t d n t me tt e r q r m n tt a e

o v l n t 一 7 0~ 8 0 n . Th f e t o h i r c s i g e h o o y a d t e fl f wa e e g h 5 1 m e e f c f t e ma n p o e sn t c n l g n h i m t ik e s o h p i a c a a t rs is o h h r— v l n t a s fle s d s rb d As a h c n s n t e o tc l h r c e it f t e s o t wa e e g h p s i r i e c i e . c t r s l o h o r c i n, t e b s y t k h im y t m s f u d Th im y t m e u t f t e c r e to h e t wa o ma e t e f l s s e wa o n . ef l ssep e a e i hi wa w

as e t d n rp rd n t s y t s e i dif r nt n r m e t o ii ns The xp rme r s l f e e e vion n c nd to . e e i nt e u t s ows t a he s cfc to ft s fl s s e c n m e tt e r qu r me f t e d sgn. h h tt pe iia i n o hi i m y t m a e h e ie nto h e i

Ke r s s o t wa e e g h p s i e;d s g f fl s s e; e u v l n e r c i e i d x; y wo d: h r— v l n t a s fl r t e in o i m y t m q i a e t r fa tv n epe i iiy rod ct

引言短波通滤光片具有让某一部分波长的光透过， 而让另一部分波长的光截止的特性，此被广泛地因

应用于军品和民品的光学系统中。目前，由于具有各种膜系设计软件，镀膜工作者提供了很大的方为

便，而使人们忽略了对理论的探讨。此，文反因本

收稿日期：0 5 0— 3修回日期： 0 60— 0 2 0— 72; 2 0—11作者简介：兴梅 (9 7 )女，宁朝阳人，士，安应用光学研究所工程师，要从事镀膜方面的研究工作。E mal赵 17一，辽硕西主— i xn mez@ 1 6 c m ig ih 2 . o

膜系设计

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应用光学

2 0,75 0 6 2 ()

赵兴梅，:波通滤光片膜系设计等短

从理论的角度并结合自己的经验，通过实例对短波一一

通滤光片的设计原理、材料选择原理和镀膜工艺做

由于组合f詈H詈l有较好的短波通特性， 因此我们在设计短波通滤光片时常采用此膜系。中其

了详细的分析，给出了设计该膜系的要点、键并 n关p

工艺及结果。-∞一 n c) p

L代表低折射率层，H代表高折射率层。它是一个对称膜系，以中间层为中心，两边对称。简单的对最

1原理 1 1膜系等效折射率原理 .

称膜系由 3层膜[ q]成， PP组其特征矩阵为单层膜特征矩阵的连乘积，即

/

]●●● J 一

( i ) v]厂 l sn/

】

】] 22J 2 () 1

∞氏

CS。 O

J L 2 】

式中，和瓯分别为 P和 q层的有效相位厚度；和分别为 P和 q层的等效折射率。对上式作乘法运 算，简后得化∞S

M n— z一 c s 2 c s q p1_]氏 2。 3。 3 - 1,i -/ 7 T q\ n 2 i, i 3 sn s]●●●J 一

M[ c+十∞) s 1一 )] 1 s2。 c2 i _ r s2 i3 s 1 r。3 n / i3 2 n . L s 1p n r ￣ M一 n s1十\ s瓯 r 7i3 2印s2c jL-, 2 i 1一 ] 1[。 rz c 3 n _/V n i3 _瓦 7。 1p q 2 T] s 1p q i ) sc

( 2 )

n

由于对称膜系的特征矩阵和单层膜的特征矩阵具有相同的性质，因此可以用 1层特殊的等效单层膜来代换，即一

L , O F SF)]『uA,]LE s “O/ 一 cn s n E J i C J,

( 3 )

其中等效折射率 E和位相厚度 r分别为—C S O 1一 c s~。 C S 2 c s一￣ 7 ) i 3 O 3。 1( ] sn 2 p q7

s2 i3 n ]

( 4

这一结果很容易推广到由任意多层膜组成的对称膜系。

短波通滤光片的有效方法。 1 2截止带宽度的计算原理 .截止带的边界由M一一 1确定。 ( )计算由 2式出对称膜系的截止带的宽度表达式为

通过计算可知，周期性对称膜系 ( q )特 P P的征矩阵应为各基本周期特征矩阵的乘积，即厂 C SF O一

L I

iE i]/ sn C SF J O

/ sn F E i

l

() 5

A 2 s n n aA=g i HL叫 - J式中，△为带宽；

( 7 )

式中 S为周期数。由以上分析可以证明r C SS O F i E sn S / i F] Ms l—L l iE i C SSF J/ sn SF O () 6

为中心波长； n和分别

为高、折射率材料的折射率。低

() 6式表明，个周期性对称膜系在其透射带一中仍然存在一个等效折射

率 Es等于其基本周期 (

2短波通滤光片的设计 短波通滤光片的参数要求是：波长为 9 0在 5~

的等效折射率 …… 此处隐藏：6466字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……