專利名稱：：超寬截止區(qū)的短波通截止濾光片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實用新型涉及短波通截止濾光片，尤其涉及一種超寬截止區(qū)的短波通截止濾光片，屬濾光片制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：截止濾光片廣泛應(yīng)用于光學(xué)、光譜學(xué)、激光光電子學(xué)等各個領(lǐng)域。截止濾光片有兩大類，第一類叫干涉截止濾光片，從結(jié)構(gòu)上它又有長波通截止濾光片和短波通截止濾光片之分。由于這類濾光片的基本原理都是基于光在多層膜中的干涉，因而在某個波段干涉抵消而使透射增強的同時，可使相鄰波段干涉加強而達到截止的目的。但是很遺憾，這類濾光片都有一個截止帶太窄的致命弱點，在可見和近紅外區(qū)，最寬的截止區(qū)寬度不過0.25Mm。為此，有時必須選擇第二類有色玻璃截止濾光片，即吸收型截止濾光片。這類濾光片由于截止區(qū)較寬，所以常在截止濾光片和帶通濾光片中以0°入射角使用來獲得寬截止性能。迄今，這種吸收型的長波通截止濾波器基本上已能滿足使用要求，但短波通截止濾波器仍因存在透射率低、過渡不陡、穩(wěn)定性差和截止不寬等缺點而難以被釆用。正因為這樣，研究人員一直致力于這種超寬截止的短波通截止濾波器的研究。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是為了解決上述問題，提供一種超寬截止區(qū)的短波通截止濾光片。本實用新型提出采用另外一種結(jié)構(gòu)的超寬截止區(qū)的短波通截止濾光片，濾光片由交替的半導(dǎo)體透明導(dǎo)電材料IT0(摻錫氧化銦，比例為91:9)和氧化物多層膜組成。其中ITO薄膜采用電子束蒸發(fā)，并測量其光學(xué)常數(shù)作為設(shè)計參數(shù)；氧化物材料為Ti02和Si02，它們在波長1000nm的折射率分別為2.3和1.45。通過計算機優(yōu)化，合理選取各層膜的厚度就可實現(xiàn)超寬截止區(qū)的短波通截止濾光片。本實用新型的這種短波通截止濾光片同時兼有干涉和吸收效應(yīng)，因為IT0材料具有可見和近紅外的介質(zhì)透光特性，即具有強的干涉效應(yīng)；而在紅外區(qū)，它又具有類似于金屬的特性，即弱的干涉效應(yīng)和強的反射、吸收特性，且波長越長，金屬性越強，因而既產(chǎn)生長波的截止性，又產(chǎn)生導(dǎo)電性。這種半導(dǎo)體膜通過與氧化物介質(zhì)膜匹配，當(dāng)光線在空氣中以0。至45°的角度入射時，可以在波長400-800nm的光譜區(qū)實現(xiàn)高透射，而波長大于1000nm的光譜區(qū)直至遠紅外(甚至微波和毫米波)為截止區(qū)，截止寬度至少可達10Mm以上,從而克服了因該波段短波通有色玻璃截止濾光片缺乏而帶來的困難，不僅為超寬截止區(qū)的各種短波通截止濾光片和帶通濾光片提供了可行性，而且為光電子器件提供了一個有效的電極。技術(shù)方案超寬截止區(qū)的短波通截止濾光片，它包括基底1，位于基底1上的半導(dǎo)體透明導(dǎo)電膜和多層氧化物膜交替的多層膜疊加構(gòu)成。濾光片由交替的半導(dǎo)體透明導(dǎo)電膜ITO和氧化物多層膜組成，如圖1所示?；撞牧峡梢杂貌ＡШ退芰系瓤梢妳^(qū)和近紅外區(qū)透明的材料，入射媒質(zhì)為空氣。ITO薄膜采用電子束蒸發(fā)，并實驗測量其光學(xué)常數(shù)作為設(shè)計參數(shù)，如表1所列。氧化物材料為Ti02和Si02。通過計算機優(yōu)化，合理選取各層膜的厚度就可實現(xiàn)超寬截止區(qū)的短波通截止濾光片。本實用新型的這種短波通截止濾光片同時兼有干涉和吸收效應(yīng)，因為IT0材料具有可見和近紅外的介質(zhì)透光特性，即具有強的干涉效應(yīng)；而在紅外區(qū)，它又具有類似于金屬的特性，即弱的干涉效應(yīng)和強的反射、吸收特性，且波長越長，金屬性越強，因而既產(chǎn)生長波的截止性，又產(chǎn)生導(dǎo)電性。這種半導(dǎo)體膜通過與氧化物介質(zhì)膜匹配，當(dāng)光線在空氣中以0°至45°的角度入射時，可以在波長400-800nm的光譜區(qū)實現(xiàn)高透射，而波長大于1000nm的光譜區(qū)直至遠紅外(甚至微波和毫米波)為截止區(qū)，截止寬度至少可達10Mm以上，從而克服了因該波段短波通有色玻璃截止濾光片缺乏而帶來的困難，不僅為超寬截止區(qū)的各種短波通截止濾光片和帶通濾光片提供了可行性，而且為光電子器件提供了一個有效的電極。表l.實驗測量的ITO薄膜的光學(xué)常數(shù)波長/咖400500600700■900100011001200折射率n2.031.891.831.761.671.551.411.231.05消光系數(shù)k0.000.000.000.000.000.010.030.050.08波長/nm13001400150016001700180019002000折射率n0.810.460.310.270.260.260.260.26消光系數(shù)k0.110.150.270.500.851.131.371.5圖1為超寬截止區(qū)的短波通截止濾光片示意圖，圖中基底l、IT0膜2、高折射率的Ti02膜3、低折射率的Si02膜4、入射媒質(zhì)5;圖2為本實用新型的空氣中O。入射角下超寬截止區(qū)的短波通截止濾光片的透射光譜特性曲線；圖3為圖2所示的超寬截止區(qū)的短波通截止濾光片在空氣中0。、30°和45°(依次自右至左)入射時的透射光譜曲線；圖4為傳統(tǒng)干涉截止濾光片在空氣中0。、30°和45°(依次自右至左)入射時的透射光譜曲線；圖5為本實用新型在空氣中45。入射角時的透射光譜特性曲線，圖中同時給出了s-和P-偏振的分離特性及平均值A(chǔ)v。具體實施方式實施例l:參照附圖15。超寬截止區(qū)的短波通截止濾光片，它包括基底1，基底材料l可以用玻璃和塑料等可見區(qū)和近紅外區(qū)透明的材料，入射媒質(zhì)5為空氣；由位于基底1上的半導(dǎo)體透明導(dǎo)電膜和多層氧化物膜交替的多層膜疊加構(gòu)成；氧化物膜由高折射率的Ti02膜3和低折射率的Si02膜4組成；所述的半導(dǎo)體透明導(dǎo)電膜為ITO，即摻錫氧化銦，半導(dǎo)體透明導(dǎo)電膜IT0(2)中至少有一層較厚的膜層；所述的氧化物材料為Ti02和Si02，其中高折射率的Ti02膜3被置于半導(dǎo)體透明導(dǎo)電膜2之間，而低折射率的Si02膜4被置于外層，兩邊最外面分別是基底1和空氣5;通過選取各層膜的厚度，可以實現(xiàn)超寬截止區(qū)的短波通截止濾光片。光線在空氣中以0。至45°的角度入射時，可以在波長400-800nm的光譜區(qū)實現(xiàn)高透射，而波長大于1000nm的光譜區(qū)直至遠紅外為截止區(qū)，截止寬度達10Mm以上。如圖1所示，用于一種超寬截止區(qū)的短波通截止濾光片，其特征在于濾光片由交替的半導(dǎo)體透明導(dǎo)電材料ITO(摻錫氧化銦)和氧化物多層膜組成。在基底1上依次交替地用電子束蒸鍍ITO膜2和高折射率的Ti02膜3，最后蒸鍍低折射率的Si02膜4，入射媒質(zhì)為空氣5，其中ITO薄膜的光學(xué)常數(shù)由實驗測量,并直接作為設(shè)計參數(shù)；氧化物材料可在Ti02和Si02中任意選取。通過選取各層膜的厚度，就可實現(xiàn)超寬截止區(qū)的短波通截止濾光片。作為例子，圖2表示本實用新型對空氣中0°入射角設(shè)計的超寬截止區(qū)的短波通截止濾光片的透射光譜特性曲線，其膜系結(jié)構(gòu)列于表2。表2空氣中0。入射角的超寬截止短波通截止濾光片的膜系結(jié)構(gòu)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>圖3表示圖2所示的超寬截止區(qū)的短波通截止濾光片在空氣中0°、30°和45°(依次自右至左)入射時的透射光譜曲線。為比較起見，圖4給出了傳統(tǒng)干涉截止濾光片在空氣中0°、30°和45°(依次自右至左)入射時的透射光譜曲線，顯然本實用新型的濾光片隨著入射角變化不僅截止過渡波長向短波移動量很少，而且波形變化也很少。圖5為本實用新型在空氣中45°入射角時的透射光譜特性曲線，圖中同時給出了s-和p-偏振的分離特性及平均值A(chǔ)v?？梢钥闯觯緦嵱眯滦偷臑V光片s-和p-兩者的偏振分離很小。這些都說明本實用新型的設(shè)計可應(yīng)用于0。-45°的寬入射角范圍。需要指出的是:為使曲線細節(jié)更清楚，圖中只示出400-2000nm的透射率曲線。因為ITO膜在長波的金屬性增強，所以實際計算波長直至12Mm均為截止區(qū)，且截止度隨波長增加越來越深。更長的波長區(qū)由于缺乏光學(xué)常數(shù)而未作計算，但根據(jù)ITO膜的截止機理，截止范圍一直可延伸到微波和毫米波。本實用新型的一種超寬截止區(qū)的短波通截止濾光片，當(dāng)光線在空氣中以0°至45°的角度入射時，可以在波長400-800nm的光譜區(qū)實現(xiàn)高透射，而波長大于1000nm的光譜區(qū)直至遠紅外(甚至微波和毫米波)為截止區(qū)，截止寬度至少可達lOWii以上，從而克服了因該波段短波通有色玻璃截止濾光片缺乏而帶來的困難，不僅為超寬截止區(qū)的各種短波通截止濾光片和帶通濾光片提供了可行性，而且為光電子器件提供了一個有效的電極。需要理解到的是:上述實施例雖然對本實用新型作了比較詳細的文字描述，但是這些文字描述，只是對本實用新型設(shè)計思路的簡單文字描述，而不是對本實用新型設(shè)計思路的限制，任何不超出本實用新型設(shè)計思路的組合、增加或修改，均落入本實用新型的保護范圍內(nèi)。權(quán)利要求1、一種超寬截止區(qū)的短波通截止濾光片，它包括基底，其特征是位于基底上的半導(dǎo)體透明導(dǎo)電膜和多層氧化物膜交替的多層膜疊加構(gòu)成。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的超寬截止區(qū)的短波通截止濾光片，其特征是氧化物膜由高折射率的Ti02膜和低折射率的Si02膜組成。3、根據(jù)權(quán)利要求l所述的超寬截止區(qū)的短波通截止濾光片，其特征是所述的半導(dǎo)體透明導(dǎo)電膜為IT0，即摻錫氧化銦。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的超寬截止區(qū)的短波通截止濾光片，其特征是半導(dǎo)體透明導(dǎo)電膜IT0中至少有一層較厚的膜層。5、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超寬截止區(qū)的短波通截止濾光片，其特征是:所述的氧化物材料為Ti02和Si02，其中高折射率的Ti02膜被置于半導(dǎo)體透明導(dǎo)電膜之間，而低折射率的Si02膜被置于外層，兩邊最外面分別是基底和空氣。6、根據(jù)權(quán)利要求l所述的超寬截止區(qū)的短波通截止濾光片，其特征在于通過選取各層膜的厚度，可以實現(xiàn)超寬截止區(qū)的短波通截止濾光片。7、根據(jù)權(quán)利要求l所述的超寬截止區(qū)的短波通截止濾光片，其特征是所述的基底材料可以用玻璃和塑料等可見區(qū)和近紅外區(qū)透明的材料，入射媒質(zhì)為空氣。專利摘要本實用新型公開了一種超寬截止區(qū)的短波通截止濾光片，濾光片由交替的半導(dǎo)體透明導(dǎo)電材料ITO(摻錫氧化銦)和氧化物多層膜組成，其中氧化物材料為TiO<sub>2</sub>和SiO<sub>2</sub>。通過選取各層膜的厚度，就可實現(xiàn)超寬截止區(qū)的短波通截止濾光片。這種濾光片在空氣中光線以0°至45°角入射時，均可在波長400-800nm的光譜區(qū)實現(xiàn)高透射，而波長大于1000nm的光譜區(qū)直至遠紅外(甚至微波和毫米波)為截止區(qū)，截止寬度至少可達10μm以上，從而克服了因該波段短波通有色玻璃截止濾光片缺乏而帶來的困難，不僅為超寬截止區(qū)的各種短波通截止濾光片和帶通濾光片提供了可行性，而且為光電子器件提供了一個有效的電極。文檔編號G02B5/20GK201378210SQ20082016933公開日2010年1月6日申請日期2008年12月1日優(yōu)先權(quán)日2008年12月1日發(fā)明者唐晉發(fā),張梅驕,艾曼靈,波金,陳海星,顧培夫申請人:杭州科汀光學(xué)技術(shù)有限公司