低偏振超宽光谱分色膜设计与制备

可见/红外超宽光谱分色片是星载中分辨率光谱成像仪Ⅲ型光学系统中的重要光学薄膜器件。利用诱导透射原理,采用金属-介质膜系结构加非对称等效导纳匹配层,实现了45°入射时0.4~1.05μm光谱高效透射,1.35~13μm波段光谱高效反射,从而将入射光束分配到不同的光路。同时通过消偏振控制设计,获得了可见近红外波段低偏振灵敏度(LPS)。所研制的分色片可见近红外波段平均透射率大于85%,LPS小于4%;短波及长波红外波段平均反射率大于90%。

近红外波段偏振编码用分色片的设计与制作

在基于偏振编码的光通信试验中,需要对不同波长的线偏光进行光路分离,同时要保持分离后线偏光的偏振方向和消光比,为此设计和制备了入射角为45°的810 nm波长透射/850 nm波长反射的近红外分色片.为了抑制斜入射条件下工作波长附近s、p偏振分量的能量、相位分离,选择了合适的基础膜系,利用旁反射带边缘透、反射带光谱过渡迅速的特性,实现了临近波长的光路分离,也减小了偏振分离;通过非规整膜层的相位补偿和软件自动优化,实现了设计目标.分别选用TiO2和SiO2为高低折射率膜层材料,以离子束辅助沉积技术镀制薄膜,采用光学极值法和晶体振荡法结合的方式控制膜层厚度.制备样品的消光比在波长810 nm处达到7000∶1以上,在850 nm处达到20000∶1,实现了分色片对相位的控制,满足了偏振编码光通信试验的需求.

小型宽光谱太阳光谱仪光学设计

针对大气层外的太阳光谱辐照度监测,设计了一种星载小型宽光谱太阳光谱仪。光学系统应用改进的切尔尼-特纳光学结构,工作波长范围为600~1 200 nm（二级光谱）和1 200~2 400 nm（一级光谱）;一二级光谱使用二向色分光镜分离,并采用两片线阵探测器同时接收,实现全谱瞬态直读。整个光学结构的尺寸为80 mm×55 mm×20 mm。经过系统优化,全谱段子午方向像差低于6μm。基于惠更斯点扩散函数（PSF）,仿真探测器像元的光谱响应函数（SRF）,结果表明光谱分辨率在600~1 200 nm波段优于2 nm,在1 200~2 400 nm波段优于4 nm。系统结构简单紧凑,稳定性高,适合用于空间太阳光谱辐照度的在轨监测。

可见-红外宽光谱的两种分色方法

空间光学遥感仪器的工作光谱往往覆盖从可见到长波红外的宽光谱范围,它们是利用数个甚至二十多个光谱通道获取信息的.因此通常需要一个覆盖全光谱的分色片将光谱一分为二,将不同光谱分配到透射和反射光路中。通过对基片材料、膜层材料、膜系结构的设计和分析,得到可见-红外宽光谱的两种分色方法。利用真空中的光学薄膜沉积技术,制备出了两类性能良好的可见-红外宽光谱分色片,光谱覆盖范围0.4μm～13μm,可见光区透射率大于80%,6μm～13μm的长波红外反射率大于90%。

成像光谱仪用0.4～1.1μm宽光谱分色片的研制

分色片是成像光学系统的关键元件之一。为了满足：45。角度下使用时，0．6～1．1μm，透射率（T）大于80%；0．4-0．6μm，反射率（R）大于90％；且尤其注重0．625μm具有高透射性，0．575μm具有高反射性的使用要求，研制了应用于成像光谱仪的0．4～1．1μm宽光谱可见／近红外分色片。在设计上采用了长波通滤光膜系加匹配修饰膜系的结构；采用非规整膜系变极值波长监控的方法，实现了多层非归整膜系的镀制；使用离子辅助沉积技术，保证了膜层的可靠性，研制出符合工程使用要求的高性能分色片。

红外短波/长波分色片的研究

短波红外/长波红外分色片在红外双波段成像光学系统中起着重要的作用。分析了分色片基板和薄膜材料的选择。选定硒化锌为基板,采用Ge,ZnSe和YbF3作为薄膜材料进行了优化设计,并对沉积温度和蒸发速率等工艺条件进行了优化,用电子束蒸发方法制备了该分色片,其反射率和透射率都达到了93%以上,已成功应用于实际光学系统中。

工作波段覆盖近紫外到近红外波的消偏振分色片的设计与研制

介绍了宽波段成像光谱仪系统中一种工作波段为0.35-1.7μm的消偏振分色片的设计与研制。根据成像光谱仪的工作特点,利用分色片将近紫外、可见波段和近红外波段光谱进行高效分离,分别进入各自焦面,并被不同探测器接收。选择两种光学薄膜材料,利用四个反射堆实现了近紫外到可见光波段的高效反射;通过调整反射堆的次序,解决了近紫外波段材料吸收造成的偏振灵敏度高的难题;通过非规整膜层的匹配平滑了透射波段的光谱。分色片反射波段和透射波段的光学效率分别达到了97%和91%以上,反射波段的偏振灵敏度控制在1.5%以内。

用于空间激光通信系统的近红外分色片设计与研制

介绍了一种1530nm透射、1560nm反射和45°工作列近红外分色片的设计与制备方法。选择Ta2O5和SiO2两种光学薄膜材料,采用多谐振腔法布里-珀罗(F-P)窄带滤光片结构作为初始膜系,并选择4H作为谐振腔的间隔层进行消偏振设计,实现分色片透、反射过渡区域的压缩。采用电子束蒸发加离子辅助沉积技术,并应用光学极值法监控各膜层厚度,实现分色片多层膜的制备。利用分光光度计对分色片的光谱进行了分析测试,结果表明研制出的分色片在工作波长的光学能量传递效率高于92%,适用于空间激光通信系统中不同波长信号的分离与高效传递。