本發(fā)明創(chuàng)造屬于光學(xué)薄膜，尤其涉及一種紅外波段像元級雙通道濾光片及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、紅外成像技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電力在線檢測、環(huán)境監(jiān)測、導(dǎo)彈預(yù)警、紅外偵察等民用和軍事領(lǐng)域。為了提高紅外探測器的信噪比，通常在光學(xué)系統(tǒng)中插入特定的濾光片來抑制工作波段外的雜散光來提高紅外探測器的目標(biāo)識別能力。為了進一步提高探測器的識別能力，同時簡化相機光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，往往需要雙通道或者通道數(shù)更多的光譜濾光片，將其集成于探測器芯片表面，可以同時輸出多個光譜通道的目標(biāo)信息，更加有利于目標(biāo)的識別。

2、雙通道光譜濾光片分為兩種，一種是光譜通道在一維方向上線性排列，集成于探測器時僅適合于推掃成像，對快速運動目標(biāo)難以捕獲；另外一種是像元級雙通道濾光片，它的光譜通道為二維方向上的馬賽克陣列結(jié)構(gòu)，光譜通道尺寸為像元級別，可以與探測器芯片上的像元一一對應(yīng)，集成于探測器芯片表面時，可以實現(xiàn)快照式光譜成像，具有對動態(tài)目標(biāo)的捕獲能力。

3、工作于紅外波段具有良好光譜特性的帶通濾光片，特別是中波紅外波段，通常其物理厚度在10μm以上，而紅外波段探測器芯片像元尺寸一般為20μm甚至更小，制備中波紅外波段像元級雙通道濾光片過程中，在制備完第一個像元級光譜通道的基礎(chǔ)上繼續(xù)制備第二個像元級光譜通道時，由于第一個光譜通道較厚的物理厚度帶來的薄膜沉積陰影遮蔽效應(yīng)，使兩個光譜通道交叉區(qū)域無法沉積光學(xué)薄膜，導(dǎo)致紅外波段像元級雙通道之間的過渡區(qū)較寬，光譜串?dāng)_嚴(yán)重。因此急需研究一種紅外波段像元級雙通道濾光片的制備方法，縮小像元級雙通道之間的過渡區(qū)，降低光譜串?dāng)_從而提高成像質(zhì)量。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為達到上述目的，本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

2、本發(fā)明提供一種紅外波段像元級雙通道濾光片，包括基底，所述基底具有第一表面和與第一表面相對的第二表面，雙帶通濾光膜堆設(shè)置在第一表面，短帶通濾光膜堆和長帶通濾光膜堆相間設(shè)置在第二表面，所述短帶通濾光膜堆和長帶通濾光膜堆均為周期性排列的正方形單元結(jié)構(gòu)，每個正方形單元結(jié)構(gòu)與探測器芯片表面的像元對應(yīng)，第二表面的短帶通濾光膜堆與第一表面的雙帶通濾光膜堆構(gòu)成短帶通光譜通道，第二表面的長帶通濾光膜堆與第一表面的雙帶通濾光膜堆構(gòu)成長帶通光譜通道。

3、優(yōu)選地，所述雙通濾光膜堆由高折射率材料薄膜、低折射率材料薄膜交替組成，總厚度為10μm～20μm。

4、優(yōu)選地，所述短帶通濾光膜堆由高折射率材料薄膜、低折射率材料薄膜交替組成，總厚度為1μm～6μm；所述長帶通濾光膜堆由高折射率材料薄膜、低折射率材料薄膜交替組成，總厚度為1μm～6μm。

5、本發(fā)明還提供一種制備紅外波段像元級雙通道濾光片的方法，包括以下步驟：

6、s1：利用膜系設(shè)計軟件設(shè)計雙帶通濾光膜堆的結(jié)構(gòu)，設(shè)計的兩個通帶中心波長分別為3.7μm～4μm和4.55μm～4.8μm，通帶平均透過率大于95％，阻帶平均透過率小于1％；

7、s2：清潔基底，利用薄膜制備工藝在所述基底的第一表面鍍制步驟s1設(shè)計的雙帶通濾光膜堆，雙通濾光膜堆的總厚度為10μm～20μm；

8、s3：利用膜系設(shè)計軟件設(shè)計短帶通濾光膜堆的結(jié)構(gòu)，短帶通濾光膜堆的通帶中心波長為3.7μm～4μm，平均透過率大于95％，短帶通濾光膜堆的阻帶中心波長為4.4μm～5μm，平均透過率小于1％；

9、s4：在基底的第二表面沉積負性光刻膠，利用熱板進行前烘烤，制備第一掩膜版，將第一掩膜版覆蓋在基底的第二表面，對準(zhǔn)曝光，去除第一掩膜版，利用熱板進行后烘烤，然后通過顯影去除第一遮光區(qū)對應(yīng)的負性光刻膠，露出的區(qū)域為第一光譜通道區(qū)域，包括周期性排列的第一光譜通道單元，每個第一光譜通道單元與探測器芯片像元一一對應(yīng)；

10、s5：利用薄膜制備工藝在第二表面鍍制步驟s3設(shè)計的短帶通濾光膜堆，總厚度為1μm～6μm，然后利用化學(xué)溶液去掉第一光譜通道區(qū)域以外的負性光刻膠和負性光刻膠上沉積的短帶通濾光膜堆，形成周期性排列的短帶通濾光膜堆，所述周期性排列的短帶通濾光膜堆與第一表面的雙帶通濾光膜堆共同構(gòu)成短帶通光譜通道，其光譜表現(xiàn)為短帶通特性；

11、s6：利用膜系設(shè)計軟件設(shè)計長帶通濾光膜堆的結(jié)構(gòu)，長帶通濾光膜堆的通帶中心波長為4.55μm～4.8μm，平均透過率大于95％，長帶通濾光膜堆的阻帶中心波長為3.5μm～4.2μm，平均透過率小于0.4％；

12、s7：制備第二掩膜版，將第二掩膜版緊貼在經(jīng)過步驟s5后的藍寶石基底的第二表面，在緊貼有第二掩膜版的第二表面沉積負性光刻膠，利用熱板前烘烤，對準(zhǔn)曝光，再次利用熱板將曝光后的基底后烘烤，然后去除第二掩膜版，第二表面的短帶通濾光膜堆表面均對應(yīng)覆蓋一層負性光刻膠，第二表面露出的區(qū)域為第二光譜通道區(qū)域，包括周期性排列的第二光譜通道單元，每個第二光譜通道單元與探測器芯片表面的像元一一對應(yīng)；

13、s8：重復(fù)步驟s5，在第二光譜通道區(qū)域鍍制步驟s6設(shè)計的長帶通濾光膜堆，總厚度為1μm～6μm，然后利用化學(xué)溶液去除第二光譜通道區(qū)域之外的負性光刻膠和負性光刻膠上沉積的長帶通濾光膜堆，保留下來的長帶通濾光膜堆與第一表面的雙帶通濾光膜堆共同構(gòu)成長帶通光譜通道，其光譜表現(xiàn)為長帶通特性。

14、優(yōu)選地，步驟s2中的薄膜制備工藝包括離子束輔助的電子束蒸發(fā)工藝或磁控濺射工藝或離子束濺射工藝或等離子體增強化學(xué)氣相沉積工藝。

15、優(yōu)選地，s2中的雙通濾光膜堆由高折射率材料薄膜、低折射率材料薄膜交替組成；s5中的短帶通濾光膜堆由高折射率材料薄膜、低折射率材料薄膜交替組成；s8中的長帶通濾光膜堆由高折射率材料薄膜、低折射率材料薄膜交替組成。

16、優(yōu)選地，s4中的第一掩膜版包括邊框及其內(nèi)部的第一工作區(qū)，第一工作區(qū)包括第一透光區(qū)和第一遮光區(qū)，所述第一遮光區(qū)對應(yīng)的第二表面為未曝光區(qū)域；s7中的第二掩膜版包括邊框及其內(nèi)部的第二工作區(qū)，第二工作區(qū)包括第二透光區(qū)和第二遮光區(qū)，第二透光區(qū)與第一遮光區(qū)對應(yīng)，第二遮光區(qū)與第一透光區(qū)對應(yīng)。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明創(chuàng)造能夠取得如下有益效果：

18、本發(fā)明創(chuàng)造所述的紅外波段像元級雙通道濾光片，大大縮小了紅外波段像元級雙通道之間的過渡區(qū)，降低了光譜串?dāng)_從而提高成像質(zhì)量。本發(fā)明創(chuàng)造所述的紅外波段像元級雙通道濾光片的制備方法，在保證良好光譜特性的基礎(chǔ)上降低了在圖形化后的光譜通道區(qū)域沉積濾光膜堆的厚度，可大大縮小紅外波段像元級雙通道之間的過渡區(qū)，降低光譜串?dāng)_從而提高成像質(zhì)量，并且提高了生產(chǎn)效率和成品率，保證了制備出的紅外波段像元級雙通道濾光片的質(zhì)量。

技術(shù)特征：

1.一種紅外波段像元級雙通道濾光片，其特征在于，包括：基底，所述基底具有第一表面和與第一表面相對的第二表面，雙帶通濾光膜堆設(shè)置在第一表面，短帶通濾光膜堆和長帶通濾光膜堆陣列排布設(shè)置于第二表面，所述短帶通濾光膜堆和長帶通濾光膜堆均為周期性排列的正方形單元結(jié)構(gòu)，每個正方形單元結(jié)構(gòu)與探測器芯片表面的像元對應(yīng)，第二表面的短帶通濾光膜堆與第一表面的雙帶通濾光膜堆構(gòu)成短帶通光譜通道，第二表面的長帶通濾光膜堆與第一表面的雙帶通濾光膜堆構(gòu)成長帶通光譜通道。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外波段像元級雙通道濾光片，其特征在于，所述雙通濾光膜堆由高折射率材料薄膜、低折射率材料薄膜交替組成，總厚度為10μm～20μm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外波段像元級雙通道濾光片，其特征在于，所述短帶通濾光膜堆由高折射率材料薄膜、低折射率材料薄膜交替組成，總厚度為1μm～6μm；所述長帶通濾光膜堆由高折射率材料薄膜、低折射率材料薄膜交替組成，總厚度為1μm～6μm。

4.一種制備如權(quán)利要求1～3任一項所述的紅外波段像元級雙通道濾光片的方法，其特征在于，包括以下步驟：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備紅外波段像元級雙通道濾光片的方法，其特征在于：s2中的薄膜制備工藝包括離子束輔助的電子束蒸發(fā)工藝、磁控濺射工藝、離子束濺射工藝或等離子體增強化學(xué)氣相沉積工藝。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備紅外波段像元級雙通道濾光片的方法，其特征在于：s2中的雙通濾光膜堆由高折射率材料薄膜、低折射率材料薄膜交替組成。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備紅外波段像元級雙通道濾光片的方法，其特征在于：s5中的短帶通濾光膜堆由高折射率材料薄膜、低折射率材料薄膜交替組成。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備紅外波段像元級雙通道濾光片的方法，其特征在于：s8中的長帶通濾光膜堆由高折射率材料薄膜、低折射率材料薄膜交替組成。

9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備紅外波段像元級雙通道濾光片的方法，其特征在于：s4中的第一掩膜版包括邊框及其內(nèi)部的第一工作區(qū)，第一工作區(qū)包括第一透光區(qū)和第一遮光區(qū)，所述第一遮光區(qū)對應(yīng)的第二表面為未曝光區(qū)域。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備紅外波段像元級雙通道濾光片的方法，其特征在于：s7中的第二掩膜版包括邊框及其內(nèi)部的第二工作區(qū)，第二工作區(qū)包括第二透光區(qū)和第二遮光區(qū)，第二透光區(qū)與第一遮光區(qū)對應(yīng)，第二遮光區(qū)與第一透光區(qū)對應(yīng)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明創(chuàng)造涉及光學(xué)薄膜技術(shù)領(lǐng)域，具體提供一種紅外波段像元級雙通道濾光片及其制備方法，其中，紅外波段像元級雙通道濾光片包括基底和設(shè)于基底的第一表面的雙帶通濾光膜堆結(jié)構(gòu)、陣列排布設(shè)置于基底的第二表面的短帶通濾光膜堆和長帶通濾光膜堆，短帶通濾光膜堆和長帶通濾光膜堆分別與第一表面雙帶通濾光膜堆共同構(gòu)成短帶通光譜通道和長帶通光譜通道。本發(fā)明縮小了紅外波段像元級雙通道之間的過渡區(qū)，降低光譜串?dāng)_從而提高成像質(zhì)量；紅外波段像元級雙通道濾光片的制備方法，在保證良好光譜特性的基礎(chǔ)上降低了在圖形化后的光譜通道區(qū)域沉積濾光膜堆的厚度，可大大縮小紅外波段像元級雙通道之間的過渡區(qū)，降低光譜串?dāng)_從而提高成像質(zhì)量。

技術(shù)研發(fā)人員：楊海貴,楊飛,張卓,林弘楊
受保護的技術(shù)使用者：長春長光辰譜科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23