專利名稱：10.8微米的紅外帶通濾光片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本專利涉及一種紅外帶通濾光片，具體涉及一種10. 8微米的紅外帶通濾光片，在空間環(huán)境條件下的光學(xué)遙感中，它用作10. 8微米紅外輻射量檢測(cè)濾光片，它也可在地面工作，滿足對(duì)大氣目標(biāo)紅外輻射量的檢測(cè)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(cè)器件發(fā)展迅速，其中列陣探測(cè)元件的發(fā)展尤為迅速，這對(duì)于相應(yīng)的光學(xué)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(zhǎng)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(biāo)溫度等信息，為氣象預(yù)報(bào)和環(huán)境監(jiān)測(cè)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(zhǔn)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(guó)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(xiàng)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(xué)分光系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)紅外輻射光譜的分辨力。
發(fā)明內(nèi)容本專利目的是根據(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的紅外帶通濾光片。它能有效檢測(cè)目標(biāo)大氣紅外輻射數(shù)值，抑制其它波段光學(xué)輻射干擾，為氣象預(yù)報(bào)和環(huán)境監(jiān)測(cè)提供準(zhǔn)確檢測(cè)數(shù)據(jù)。本專利通過以下技術(shù)方案實(shí)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(gè)面上分別交替蒸
鍍硒化鋅膜層、碲化鉛膜層。本專利濾光片由正面膜系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 L2HLHL2HLH3L4H3LHL2HLHL2HLHL No背面膜系3的膜系結(jié)構(gòu)為Ns616141 9. 7L |Νο 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表示厚度為入^/^碲化鉛膜層，中心波長(zhǎng)A0= 10.8微米，!1丄前的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)。由于本專利濾光片對(duì)帶通透射區(qū)域中心波長(zhǎng)矩形度要求較高，故正面主膜系設(shè)計(jì)出了五個(gè)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(gè)前截止膜堆疊加，有效截除通帶外次峰。[0013]本專利有如下有益的效果1.濾光片具有中心波長(zhǎng)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(xué)分光系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)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(jiǎn)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10. 8微米紅外帶通濾光片正面及背面膜層排列示意圖，其中1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(zhǎng)關(guān)系的實(shí)例曲線。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本專利的具體實(shí)施方法作進(jìn)一步的說明由于本專利濾光片主膜系采用多個(gè)諧振腔結(jié)構(gòu)，中間層諧振腔級(jí)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(shí)現(xiàn)，將硒化鋅和碲化鉛膜料交替蒸鍍?cè)诨亩€(gè)面上(附圖1)。為了有效提高空間紅外掃描輻射儀器光學(xué)分光系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)紅外輻射光譜分辨力， 濾光片中心波長(zhǎng)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(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行膜厚監(jiān)控。采用反射式奇級(jí)次多極值間接直控光電法，層與層具有良好的補(bǔ)償效應(yīng)，實(shí)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(cè)試，本濾光片最終樣品實(shí)測(cè)性能如下(曲線見圖2)1.中心波長(zhǎng)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Tc < 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10. 8微米的紅外帶通濾光片，它由正面膜系(1)、基板(2)和背面膜系(3)組成，在基板O)的正面和背面二個(gè)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Ns616141 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，λ 0為中心波長(zhǎng)，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10.8微米的紅外帶通濾光片，其特征在于所述的基板 (2)為雙面拋光的鍺基板。
專利摘要本專利公開了一種10.8微米的紅外帶通濾光片，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(gè)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(xué)輻射干擾。其應(yīng)用于空間紅外掃描輻射儀器上，滿足對(duì)大氣目標(biāo)紅外輻射量的檢測(cè)要求。
文檔編號(hào)G02B5/20GK202230219SQ20112032068
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)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(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所