[发明专利]一种超宽波段截止长波通滤光膜及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超宽波段截止长波通滤光膜及其制造方法，是在有色玻璃、红外晶体等光学元器件表面镀制的可见光与近红外超宽波段截止长波通滤光膜，可广泛应用于精密光学仪器、光电探测、天文导航等光电子技术领域，属于光学薄膜技术领域。

背景技术

干涉截止滤光片在提高光电系统信噪比和消除非工作波段杂散光干扰等方面具有无可替代的优点，因而广泛应用于光通信、光电探测与成像、天文导航等技术领域中。其中，天文导航中星敏感探测器的工作原理是利用恒星发光光谱强度在近红外某一有限波段上强于天空背景杂散光的特点而进行星体识别与定位，属于典型的弱信号被动提取方式。因此，需要开发出一种超宽波段截止长波通滤光膜，将天空杂散光尽可能过滤掉，但同时在近红外主探测波段具有良好的透过率。国外文献报道的一种同类型滤光片技术要求为：400-1200nm波段透过率小于0.5%，1260-1700nm波段透过率大于92%，且膜层经得起温度冲击、恒定湿热、中度磨擦试验和附着力测试。

目前常用的截止滤光片的制造方法可分为两类：一类为重金属离子参杂而直接形成的有色玻璃，一类则是全介质型干涉截止滤光膜。其中，前者成本低廉，吸收截止宽，但光学性能不好，过渡区不陡，稳定性差；后者的缺点是截止带宽有限（一般不超过0.25um），膜系结构较复杂，但可以通过膜系设计与制造工艺确保滤光膜具有良好的光学性能。因此，若要实现上述天文导航用超宽波段长波通滤光膜，主要困难有三个方面：一是截止波段超宽且通带透过率要求高，采用有色玻璃一般只能深度截止至800nm左右，而单纯采用介质型滤光膜则膜系结构极为复杂（至少65层以上），镀制周期长且工艺难度大，尤其是膜厚监控精度要求高；二是过渡区斜率要求高（不超过7%），考虑到实际制造因素及成品率问题，必须将该值控制在5%以内，即过渡波段不超过70nm，这要求膜层总数至少在35层以上且滤光膜中心波长定位精确；三是要求膜层致密，内部缺陷小，具备良好的抗恶劣环境的机械化学稳定性。需要指出的是，上述方面的困难往往是相互交织，互为影响，需要综合予以考虑。

基于此，针对天文导航用超宽带截止长波通滤光膜的制造，有必要开发出一种新的制造方法，以克服上述诸多困难并实现工程化应用。

发明内容

本发明的目的是：提供一种超宽波段截止长波通滤光膜及其制造方法，该超宽波段截止长波通滤光膜光学性能优良，吸收截止宽、透过率高、稳定性高、膜层与基底间具有良好的附着力，能提升探测器性能指标；膜系结构简单，容易制造，成本低；镀制方法易于借鉴与移植，能适应大尺寸光学元件滤光膜批量化镀膜生产。

本发明的一种超宽波段截止长波通滤光膜的技术方案是：

一种超宽波段截止长波通滤光膜，它包括基片，该基片为光学元件，其正反两面分别镀制有过渡粘接层，在该过渡粘接层上交替镀有若干层不同中心波长的长波通滤光膜，构成两个长波通滤光膜系：一个为基片正面长波通滤光膜系，另一个为基片反面长波通滤光模系，该两个长波通滤光膜系均由高折射率层和低折射率层组成；高折射率层由高折射率材料镀制而成，低折射率层由低折射率材料镀制而成。

进一步的技术方案是：

所述的超宽波段截止长波通滤光膜，其基片材料主要选自于有色玻璃或红外晶体；过渡粘接层材料为SiO₂、或SiO、或Al₂O₃，高折射率材料为TiO₂、或Ta₂O₅，低折射率材料为SiO₂。

所述的超宽波段截止长波通滤光膜，其两个长波通滤光膜系的截止波段完全串接，且有10～50nm的截止重叠区；其中，中心波长较小的长波通滤光膜的短波截止点小于光学元件的本征吸收截止上限。

所述的超宽波段截止长波通滤光膜，其长波通滤光膜最终成膜后的光学元件具有从400-1400nm波段深度截止且1500-1700nm波段透过率不低于92%的光学特性。

本发明的一种超宽波段截止长波通滤光膜制造方法的技术方案是：

一种权利要求1所述超宽波段截止长波通滤光膜的制造方法，其制造步骤包括：基片清洗，基片表面等离子体刻蚀处理，过渡粘接层镀制，高折射率层镀制，低折射率层镀制，镀膜完成后的处理；所述高折射率层镀制和低折射率层镀制是用基于监控片更换策略的间接光学膜厚实时监控方法在基片正反两面分别镀制不同中心波长的长波通滤光膜，构成两个长波通滤光膜系，一个为基片正面长波通滤光膜系，另一个为基片反面长波通滤光膜系。

进一步的技术方案是：