一種日盲反射式介質(zhì)濾光片及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種日盲反射式介質(zhì)濾光片及其制備方法，具體地說，涉及一種在240-280nm譜段具有高反射率，同時在281_760nm譜段反射率抑制的反射式介質(zhì)濾光片；屬于光學(xué)薄膜技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]—般的，太陽光譜中，240-280nm福射被稱為日盲波段。之所以被稱為日盲，是由于該波段太陽輻射在通過地球大氣層時幾乎被臭氧層完全吸收。換句話說，地球表面上日盲波段背景噪聲極低。這就為日盲波段輻射目標(biāo)的探測和識別提供了一個天然的有利條件。日盲波段輻射目標(biāo)的探測和識別已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在火災(zāi)預(yù)警，電力輸送中高壓電暈探測，導(dǎo)彈尾焰探測，隱秘通信，化學(xué)、生物傳感等領(lǐng)域。
[0003]在日盲波段輻射目標(biāo)的探測和識別系統(tǒng)中，日盲濾光片是關(guān)鍵的光學(xué)元件，分透射式和反射式兩種。它能夠選擇性的實現(xiàn)240-280nm光波的輸出，同時，強烈地抑制281-760nm輻射的輸出。目前，一般使用兩層膜Al/MgF2來實現(xiàn)該波段的高反射率(大于85% )，但是其在工作波段外仍有較高的反射率(大于85% )，破壞了探測光譜的純度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了滿足日盲波段輻射目標(biāo)的探測和識別系統(tǒng)的需要，提供一種日盲波段反射式介質(zhì)濾光片及其制備方法，該濾光片在240-280nm波段有較高的反射率，同時，在281-760nm波段的反射率得到了有效抑制。
[0005]本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下:
[0006]—種日盲反射式介質(zhì)濾光片，其特征是，該濾光片包括:基底和LaF3/MgF2非周期多層膜；所述LaF3/MgF2多層膜制作在基底上；LaF 3和MgF 2交替沉積在基底上，靠近基底側(cè)膜層為LaF3，最外層也是LaF3;#層膜的層數(shù)為10-25層。
[0007]基底表面粗糙度小于lnm。
[0008]每層LaF3薄膜的物理厚度在10_60nm之間，每層MgF 2薄膜的物理厚度在10_80nm之間。
[0009]—種本發(fā)明所述的日盲波段反射式介質(zhì)濾光片的制備方法，其特征是，該方法包括如下步驟:
[0010]步驟一，將清洗后的基底裝入清潔的真空室內(nèi)，抽真空至3.0X 10 4Pa ;
[0011]步驟二，將基底加熱到150-250°C之間的某一溫度，并保持60min ;
[0012]步驟三，采用電阻蒸發(fā)法沉積LaF3,采用電子束蒸發(fā)法沉積MgF2, LaF# MgF 2交替沉積在基底上；LaF3膜層的沉積速率為0.4?0.6nm/s, MgF J莫層的沉積速率為0.7?0.9nm/s ;每層LaF3薄膜的物理厚度在10_60nm之間，每層MgF 2薄膜的物理厚度在10_80nm之間，膜層厚度采用晶振法控制；
[0013]步驟四，基底自然冷卻至室溫，得到日盲波段反射式介質(zhì)濾光片。
[0014]本發(fā)明的有益效果:
[0015]1、本發(fā)明提供了一種日盲波段反射式介質(zhì)濾光片，該濾光片達(dá)到優(yōu)良技術(shù)指標(biāo):在日盲波段的平均反射率是36.5 %，在281-760nm平均反射率是1.8%，抑制比是20.3:1，該濾光片滿足了日盲波段輻射目標(biāo)探測系統(tǒng)的使用要求，提高了日盲波段輻射目標(biāo)探測系統(tǒng)的識別能力。
[0016]2、本發(fā)明提供了一種日盲波段反射式介質(zhì)濾光片的設(shè)計方法，該方法是OptiLayer軟件中的Sensitivity-Directed Refinement功能，該設(shè)計方法簡單，設(shè)計的膜系包括交替疊加的LaFjP MgF J莫層，膜系層數(shù)少于20層，選用的材料為常用的材料，且層數(shù)少，易于制備。
[0017]3、本發(fā)明提供了一種日盲波段反射式介質(zhì)濾光片的制備方法，該方法可制得本發(fā)明所述的濾光片，操作簡便，工藝穩(wěn)定，重復(fù)性好，產(chǎn)品成品率高。
【附圖說明】
[0018]圖1:本發(fā)明一種日盲波段反射式介質(zhì)濾光片結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2:本發(fā)明波長在200-760nm中多層LaF3/MgF2多層膜(1/4波長周期多層膜，優(yōu)化非周期膜系)，波長與反射率之間關(guān)系的理論計算示意圖，入射角0°。
[0020]圖3:本發(fā)明波長在200-760nm中多層LaF3/MgF2非周期多層膜(理論設(shè)計和制備)，波長與反射率之間關(guān)系的示意圖，入射角6°。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0022]—種日盲波段反射式介質(zhì)濾光片，其包括:玻璃基底和LaF3/MgF2多層膜；所述LaF3/MgF2多層膜制作在玻璃基底上。如圖1所示，該濾光片的結(jié)構(gòu)是由交替的LaF 3層2和MgFJl 3被設(shè)置在基底I上，靠近基底側(cè)膜層為LaF 3，最后一層是LaF3。
[0023]所述濾光片是通過使用OptiLayer 軟件中的 Sensitivity-Directed Refinement功能優(yōu)化1/4波長周期多層膜而設(shè)計得到的。每層LaF3薄膜的物理厚度在10-60nm之間，每層MgF2薄膜的物理厚度在10-80nm之間。
[0024]如圖2所示，傳統(tǒng)的1/4波長周期多層膜在日盲波段的平均反射率最高，達(dá)到53.7%，但其在281-760nm抑制效果差，平均反射率達(dá)到4.7%，帶內(nèi)帶外反射率抑制比是11.4:1 ;優(yōu)化非周期膜系日盲波段的平均反射率是39.5%，在281-760nm平均反射率是2.0%，抑制比是19.8:1?？梢钥闯?，經(jīng)優(yōu)化后的膜系抑制比得到了很大改善。因此，采用了優(yōu)化非周期膜系進(jìn)行制備。
[0025]—種日盲波段反射式介質(zhì)濾光片的制備方法，包括的步驟如下:
[0026]步驟一，將清洗后的基底裝入清潔的真空室內(nèi)，抽真空至3.0X 10 4Pa0
[0027]步驟二，將基底加熱到150-250°C之間的某一溫度，并保持60min。
[0028]步驟三，采用電阻蒸發(fā)法沉積LaF3,采用電子束蒸發(fā)法沉積MgF2, LaF3和MgF 2交替沉積在基底上；LaF3膜層的沉積速率為0.4?0.6nm/s, MgF J莫層的沉積速率為0.7?0.9nm/s ;每層LaF3薄膜的物理厚度在10_60nm之間，每層MgF2薄膜的物理厚度在10_80nm之間，膜層厚度采用晶振法控制。
[0029]步驟四，基底自然冷卻至室溫，得到所述日盲波段反射式介質(zhì)濾光片。
[0030]按照上述方法得到濾光片，對所述濾光片進(jìn)行性能測試:采用PE公司Lambda1050分光光度計測試，得到反射光譜。如圖3所示，制備的濾光片在日盲波段的平均反射率是36.5%，在281-760nm平均反射率是1.8%，抑制比是20.3:1。實驗制備的濾光片性能和設(shè)計的結(jié)果較一致。
【主權(quán)項】
1.一種日盲反射式介質(zhì)濾光片，其特征是，該濾光片包括:基底和LaF 3/MgF#周期多層膜；所述LaF3/MgF2多層膜制作在基底上；LaF 3和MgF 2交替沉積在基底上，靠近基底側(cè)膜層為LaF3，最外層也是LaF3;#層膜的層數(shù)為10-25層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種日盲反射式介質(zhì)濾光片，其特征在于，基底表面粗糙度小于Inm03.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種日盲反射式介質(zhì)濾光片，其特征在于，每層LaF3薄膜的物理厚度在10-60nm之間，每層MgF2薄膜的物理厚度在10_80nm之間。4.一種日盲波段反射式介質(zhì)濾光片的制備方法，其特征是，該方法包括如下步驟: 步驟一，將清洗后的基底裝入清潔的真空室內(nèi)，抽真空至3.0X 10 4Pa ; 步驟二，將基底加熱到150-250°C之間的某一溫度，并保持60min ; 步驟三，采用電阻蒸發(fā)法沉積LaF3,采用電子束蒸發(fā)法沉積MgF2, LaFjP MgF 2交替沉積在基底上；LaFj莫層的沉積速率為0.4?0.6nm/s，MgF 2膜層的沉積速率為0.7?0.9nm/s ;每層LaF3薄膜的物理厚度在10-60nm之間，每層MgF 2薄膜的物理厚度在10_80nm之間，膜層厚度采用晶振法控制； 步驟四，基底自然冷卻至室溫，得到所述的日盲波段反射式介質(zhì)濾光片。
【專利摘要】一種日盲反射式介質(zhì)濾光片及其制備方法，屬于光學(xué)薄膜技術(shù)領(lǐng)域，為滿足日盲波段輻射目標(biāo)的探測和識別系統(tǒng)的需要，該濾光片為LaF3和MgF2交替沉積在基底上，靠近基底側(cè)膜層為LaF3，最外層為LaF3；該方法：將基底裝入真空室內(nèi)，抽真空至3.0×10-4Pa；將基底加熱到150-250℃之間的某一溫度，并保持60min；采用電阻蒸發(fā)法沉積LaF3，采用電子束蒸發(fā)法沉積MgF2，LaF3和MgF2交替沉積在基底上；LaF3的沉積速率為0.4～0.6nm/s,MgF2的沉積速率為0.7～0.9nm/s；每層LaF3的厚度在10-60nm之間，每層MgF2的厚度在10-80nm之間；基底自然冷卻至室溫。
【IPC分類】C23C14/26, G02B5/20, C23C14/06, C23C14/30
【公開號】CN105137515
【申請?zhí)枴緾N201510578998
【發(fā)明人】王孝東, 陳波, 王海峰, 劉世界, 鄭鑫, 馬月英
【申請人】中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年9月11日