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：
：本發(fā)明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(gè)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(zhǎng)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(gè)波段干涉抵消而使透射增強(qiáng)的同時(shí)，可使相鄰波段干涉加強(qiáng)而達(dá)到截止的目的。但是很遺憾，這類濾光片都有一個(gè)截止帶太窄的致命弱點(diǎn)，在可見(jiàn)和近紅外區(qū)，最寬的截止區(qū)寬度不過(guò)0.25陶。為此，有時(shí)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(lái)獲得寬截止性能。迄今，這種吸收型的長(zhǎng)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(guò)渡不陡、穩(wěn)定性差和截止不寬等缺點(diǎn)而難以被釆用。正因?yàn)檫@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)容本發(fā)明的目的是為了解決上述問(wèn)題，提供一種超寬截止區(qū)的短波通截止濾光片。本發(fā)明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IT0薄膜采用電子束蒸發(fā)，并測(cè)量其光學(xué)常數(shù)作為設(shè)計(jì)參數(shù)；氧化物材料為Ti02和Si02，它們?cè)诓ㄩL(zhǎng)1000nm的折射率分別為2.3和1.45。通過(guò)計(jì)算機(jī)優(yōu)化，合理選取各層膜的厚度就可實(shí)現(xiàn)超寬截止區(qū)的短波通截止濾光片。本發(fā)明的這種短波通截止濾光片同時(shí)兼有干涉和吸收效應(yīng)，因?yàn)镮T0材料具有可見(jiàn)和近紅外的介質(zhì)透光特性，即具有強(qiáng)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(qiáng)的反射、吸收特性，且波長(zhǎng)越長(zhǎng)，金屬性越強(qiáng)，因而既產(chǎn)生長(zhǎng)波的截止性，又產(chǎn)生導(dǎo)電性。這種半導(dǎo)體膜通過(guò)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(shí)，可以在波長(zhǎng)400-800nm的光譜區(qū)實(shí)現(xiàn)高透射，而波長(zhǎng)大于1000nm的光譜區(qū)直至遠(yuǎn)紅外(甚至微波和毫米波)為截止區(qū)，截止寬度至少可達(dá)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(lái)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(gè)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l，位于基底l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l所示?；撞牧峡梢杂貌ＡШ退芰系瓤梢?jiàn)區(qū)和近紅外區(qū)透明的材料，入射媒質(zhì)為空氣。IT0薄膜采用電子束蒸發(fā)，并實(shí)驗(yàn)測(cè)量其光學(xué)常數(shù)作為設(shè)計(jì)參數(shù)，如表1所列。氧化物材料為Ti02和Si02。通過(guò)計(jì)算機(jī)優(yōu)化，合理選取各層膜的厚度就可實(shí)現(xiàn)超寬截止區(qū)的短波通截止濾光片。本發(fā)明的這種短波通截止濾光片同時(shí)兼有干涉和吸收效應(yīng)，因?yàn)镮TO材料具有可見(jiàn)和近紅外的介質(zhì)透光特性，即具有強(qiáng)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(qiáng)的反射、吸收特性，且波長(zhǎng)越長(zhǎng)，金屬性越強(qiáng)，因而既產(chǎn)生長(zhǎng)波的截止性，又產(chǎn)生導(dǎo)電性。這種半導(dǎo)體膜通過(guò)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(shí)，可以在波長(zhǎng)400-800nm的光譜區(qū)實(shí)現(xiàn)高透射，而波長(zhǎng)大于1000nm的光譜區(qū)直至遠(yuǎn)紅外(甚至微波和毫米波)為截止區(qū)，截止寬度至少可達(dá)10to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(lái)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(gè)有效的電極。<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>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、ITO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為本發(fā)明的空氣中0°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(shí)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(shí)的透射光譜曲線；圖5為本發(fā)明在空氣中45°入射角時(shí)的透射光譜特性曲線，圖中同時(shí)給出了s-和p-偏振的分離特性及平均值A(chǔ)v。具體實(shí)施例方式實(shí)施例1:參照附圖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1可以用玻璃和塑料等可見(jiàn)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(guò)選取各層膜的厚度，可以實(shí)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(shí)，可以在波長(zhǎng)400-800nm的光譜區(qū)實(shí)現(xiàn)高透射，而波長(zhǎng)大于1000nm的光譜區(qū)直至遠(yuǎn)紅外為截止區(qū)，截止寬度達(dá)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(shí)驗(yàn)測(cè)量，并直接作為設(shè)計(jì)參數(shù)；氧化物材料可在Ti02和Si02中任意選取。通過(guò)選取各層膜的厚度，就可實(shí)現(xiàn)超寬截止區(qū)的短波通截止濾光片。作為例子，圖2表示本發(fā)明對(duì)空氣中0°入射角設(shè)計(jì)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)材料基底ITOTi02ITOTi02ITOTi02ITOTi02Si02空氣復(fù)折射率(在lWn)1.51.41-i0.032.31.41-i0.032.31.41-i0.032.31.4卜i0.032.31.451.0幾何厚度/nm3883.7115.4149.6117.6151.0118,7153.6116,493.1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(shí)的透射光譜曲線。為比較起見(jiàn)，圖4給出了傳統(tǒng)干涉截止濾光片在空氣中O。、30°和45°(依次自右至左)入射時(shí)的透射光譜曲6線，顯然本發(fā)明的濾光片隨著入射角變化不僅截止過(guò)渡波長(zhǎng)向短波移動(dòng)量很少，而且波形變化也很少。圖5為本發(fā)明在空氣中45°入射角時(shí)的透射光譜特性曲線，圖中同時(shí)給出了s-和p-偏振的分離特性及平均值A(chǔ)v?？梢钥闯?，本發(fā)明的濾光片s-和p-兩者的偏振分離很小。這些都說(shuō)明本發(fā)明的設(shè)計(jì)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(xì)節(jié)更清楚，圖中只示出400-2000nm的透射率曲線。因?yàn)镮TO膜在長(zhǎng)波的金屬性增強(qiáng)，所以實(shí)際計(jì)算波長(zhǎng)直至12Mm均為截止區(qū)，且截止度隨波長(zhǎng)增加越來(lái)越深。更長(zhǎng)的波長(zhǎng)區(qū)由于缺乏光學(xué)常數(shù)而未作計(jì)算，但根據(jù)ITO膜的截止機(jī)理，截止范圍一直可延伸到微波和毫米波。本發(fā)明的一種超寬截止區(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(shí)，可以在波長(zhǎng)400-800nm的光譜區(qū)實(shí)現(xiàn)高透射，而波長(zhǎng)大于1000nm的光譜區(qū)直至遠(yuǎn)紅外(甚至微波和毫米波)為截止區(qū)，截止寬度至少可達(dá)10to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(lái)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(gè)有效的電極。需要理解到的是上述實(shí)施例雖然對(duì)本發(fā)明作了比較詳細(xì)的文字描述，但是這些文字描述，只是對(duì)本發(fā)明設(shè)計(jì)思路的簡(jiǎn)單文字描述，而不是對(duì)本發(fā)明設(shè)計(jì)思路的限制，任何不超出本發(fā)明設(shè)計(jì)思路的組合、增加或修改，均落入本發(fā)明的保護(hù)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(guò)選取各層膜的厚度，可以實(shí)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(jiàn)區(qū)和近紅外區(qū)透明的材料，入射媒質(zhì)為空氣。8、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，其特征是光線在空氣中以0。至45°的角度入射時(shí)，可以在波長(zhǎng)400-800nm的光譜區(qū)實(shí)現(xiàn)高透射，而波長(zhǎng)大于1000nm的光譜區(qū)直至遠(yuǎn)紅外為截止區(qū)，截止寬度達(dá)10陶以上。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)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(guò)選取各層膜的厚度，就可實(shí)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(shí)，均可在波長(zhǎng)400-800nm的光譜區(qū)實(shí)現(xiàn)高透射，而波長(zhǎng)大于1000nm的光譜區(qū)直至遠(yuǎn)紅外(甚至微波和毫米波)為截止區(qū)，截止寬度至少可達(dá)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(lái)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(gè)有效的電極。文檔編號(hào)G02B5/28GK101424759SQ20081016274公開(kāi)日2009年5月6日申請(qǐng)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(qǐng)人:杭州科汀光學(xué)技術(shù)有限公司