專利名稱：：三腔多通道光譜階躍式集成濾光片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及光學薄膜技術(shù)，具體是指一種三腔多通道光譜階躍式集成濾光片。
背景技術(shù)：
：高光譜遙感作為當前遙感技術(shù)發(fā)展的一個前沿領(lǐng)域，越來越顯現(xiàn)出其巨大的應用潛力，該技術(shù)己在航空、航天領(lǐng)域得到了廣泛的應用。精細分光技術(shù)是高光譜遙感技術(shù)的一個重要環(huán)節(jié)，它直接決定了遙感儀器的信息獲取量以及光譜分辨率。目前國內(nèi)外普遍采用的分光方式主要有棱鏡分光、光柵分光、傅立葉分光和濾光片分光等。采用前三種分光方式，相應的設(shè)備要占據(jù)較大空間，難以滿足航空航天儀器輕量化、小型化的要求。集成濾光片陣列是二十世紀末興起的一種微型輕量化的空間分光器件，可以將濾光片陣列放在成像焦面上進行分光，也可以將它和探測器陣列結(jié)合，直接與探測器的像元對應。國內(nèi)外對采用單腔結(jié)構(gòu)的微型集成濾光片也有一些報道，但采用單腔結(jié)構(gòu)的濾光片由于能量效率低、光譜交疊嚴重等原因而難以應用到工程中。多腔微型集成濾光片的出現(xiàn)簡化了分光元件，提高了系統(tǒng)的光學效率，增強了系統(tǒng)的可靠性，為航空航天儀器的小型化、輕量化提供了強力支持。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種多腔微型集成濾光片，解決航空航天儀器輕量化、小型化的技術(shù)問題。本發(fā)明基于高光譜遙感技術(shù)的需要，提出一種采用真空鍍膜結(jié)合離子束刻蝕技術(shù)制備光譜階躍式集成濾光片的方法。本發(fā)明采用LHLHL(LHLHLHLHLHL)A2LHLH膜系的三半波結(jié)構(gòu)在傳統(tǒng)的光學鍍膜工藝基礎(chǔ)上，逐層鍍制濾光片至間隔層(即諧振腔層);在基片薄膜表面上應用一套巧妙設(shè)計的掩模板，利用離子束刻蝕方法對濾光片的間隔層進行刻蝕；經(jīng)過n次的組合刻蝕，可以獲得2"個刻蝕深度不同的線陣臺階；嚴格控制刻蝕的時間與刻蝕厚度，保證光譜通道峰值位置的線性度；然后鍍制濾光片的后續(xù)膜系，到下一個間隔層是，再如法構(gòu)造相同的線性臺階，且相同光譜通道的臺階位置對準，如此反復直到完成集成濾光片的所有膜層制備。光譜階躍式集成濾光片的結(jié)構(gòu)設(shè)計如下基底I(LH)A2(2-X,)L(HL)A4H(2-《)L(HL)A4H(2-X,.)LHLHI入射介質(zhì)其中入射介質(zhì)的折射率為1.0-1.2之間，一般為空氣；基底材料為人工合成藍寶石或者熔融石英。H和L分別代表光學厚度為四分之一中心波長的高、低折射率膜層；高低折射率材料可選擇可見到紅外波段的多種組合，如鍺和一氧化硅，硅和二氧化硅，二氧化鈦和二氧化硅等。X,為第/個通道所處位置的間隔層的刻蝕系數(shù)，該系數(shù)可根據(jù)通道的中心波長以及膜系結(jié)構(gòu)按常規(guī)方法來計算確定。本發(fā)明的微型階躍集成濾光片具有以下幾個方面的優(yōu)點1、通道光譜矩形度好，分光效率高，混色少；2、采用組合刻蝕的方法，成品率較傳統(tǒng)的集成濾光片有很大提高；可以在微小區(qū)域形成多個光譜通道，能夠?qū)崿F(xiàn)空間位置和光譜位置的準確定位，易于實現(xiàn)高光譜。附1微型階躍集成濾光片的剖面圖；圖中1為基底，2為間隔層，3為刻蝕區(qū)，4為反射堆。圖2掩模板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3通道數(shù)為16的三半波階躍式集成濾光片透射率曲線。具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明根據(jù)強度需要，選擇尺寸為20mmX10mm的寶石片作為基底。在1.1-1.4，以硅(Si)和二氧化硅(&'6>2)分別作為高折射率材料()和低折射率材料(&)，取11=4則形成的通道數(shù)N-2"46，每個通道的幾何尺寸為lmmX6mm，采用的掩模板如圖2所取中心波長^。=1.25/^，工藝過程如下(1)在基底上制備膜系(LH)A22.37L;(2)用離子束刻蝕機對第一諧振腔進行刻蝕；(3)繼續(xù)在刻蝕的樣品上制備(HL)A4H2.37L膜系；(4)刻蝕第二諧振腔；(5)繼續(xù)制備(HL"4H2.37L膜系；(6)刻蝕第三諧振腔；(7)制備HLH膜系完成集成濾光片。硅和二氧化硅材料都采用電子槍蒸發(fā)，速率分別為1.2nm/s和0.8nm/s;離子束刻蝕的速率為0.3nm/s。表1是通道中心波長位置以及各通道諧振腔的刻蝕厚度。圖3是波長分布在1.1-1.4，的16通道階躍集成濾光片的透過率光譜曲線，各個通道的半寬度在6nm左右，相對帶寬僅為5%。，具有較好的矩形度，通帶能量較高，光譜基本無交疊情況，而且?guī)庖种埔脖容^完美。本專利適用于多光譜航空航天遙感儀器的多(高)光譜的密集獲得。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權(quán)利要求1.一種三腔多通道光譜階躍式集成濾光片，其特征在于它具有以下膜系結(jié)構(gòu)基底|(LH)^2(2-Xi)L(HL)^4H(2-Xi)L(HL)^4H(2-Xi)LHLH|入射介質(zhì)其中，基底(1)材料采用人工合成藍寶石或者熔融石英；入射介質(zhì)的折射率在1.0-1.2之間，一般為空氣；H和L分別代表光學厚度為四分之一中心波長的高、低折射率膜層，高、低折射率材料組合根據(jù)膜系從可見到紅外波段的工作波長選擇；Xi為第i個通道所處位置的間隔層(2)的刻蝕系數(shù)，該系數(shù)根據(jù)通道的中心波長以及膜系結(jié)構(gòu)參數(shù)按常規(guī)方法來計算確定。全文摘要本發(fā)明公開了一種三腔多通道光譜階躍式集成濾光片，包括本發(fā)明的光譜階躍式集成濾光片通過改變間隔層中微區(qū)光學厚度的辦法，采用三腔結(jié)構(gòu)，結(jié)合真空鍍膜技術(shù)和半導體離子束刻蝕工藝，實現(xiàn)多通道帶通濾光片于同一基片的集成。該集成濾光片能廣泛用于航空航天遙感儀器的多(高)光譜密集獲取。本發(fā)明的多通道微型階躍集成濾光片具有的優(yōu)點是通道光譜矩形度好，分光效率高；采用組合刻蝕的方法，成品率較傳統(tǒng)的逐一集成的濾光片有很大提高；可以在微小區(qū)域形成多個光譜通道，能夠?qū)崿F(xiàn)空間位置和光譜位置的準確定位，易于實現(xiàn)高光譜。文檔編號G02B5/20GK101303424SQ20081003882公開日2008年11月12日申請日期2008年6月12日優(yōu)先權(quán)日2008年6月12日發(fā)明者劉定權(quán),張鳳山,段微波申請人:中國科學院上海技術(shù)物理研究所