窄带多通道滤光片的设计与制备

介绍了三种获得窄带多通道滤光片的方法。第一种方法是具有缺陷的多异质结结构,该结构能够展宽光子晶体的禁带同时实现多通道效应。第二种方法是多通道导模共振布儒斯特滤光片,此类滤光片可以采用单层膜结构来实现多通道效应,也可以采用具有相等折射率的双层膜结构来实现多通道效应。第三种方法是组合刻蚀法制备窄带滤光片列阵。该方法不仅可以制作单腔窄带滤光片列阵,还可以制作双腔窄带滤光片列阵。窄带多通道滤光片在光学领域中具有一定的应用前景。

基于Fabry-Perot结构的多通道滤光片的设计

以法布里 珀罗结构为模型,通过调整腔体间隔层的结构,在理论上得到了具有多通道特性的滤光片。为了控制通道间的宽度及位置,对不同折射率材料和不同腔体间隔层结构进行了模拟计算,得出了基于Fabry Perot结构的多通道滤光片的通道间隔可以通过选择不同的材料及改变腔体间隔层的结构来改变的结论。

多光谱阴道镜的微型化多通道滤光片设计

设计了一种可与阴道镜中的图像传感器集成的微型化多通道滤光片,以使阴道镜具有光谱成像能力。采用微光刻技术及真空多层镀膜技术制成微滤光片,内部微滤光单元的通光波长与病灶标志物反射光谱或荧光光谱的特征峰相对应,与图像传感器集成后,能够获取几幅与光谱特征峰对应的特征波长图像,这些图像凸显了病变组织与正常组织的差异,提供了宫颈组织上皮表面形态变化及上皮组织内病灶标志物含量变化的信息。已加工出通光波长为λ1=630nm、λ2=460nm、λ3=515nm、λ4=577nm的微滤光片,微滤光单元面积为10μm×10μm,各通道带宽约为40nm,透射率为30%～40%。实验显示微滤光片的光学性能已达到光谱成像的基本要求,与阴道镜集成后,能有效提高其诊断的灵敏度与特异性,减少活检频率。

基于双层金属光栅的中波红外多通道滤光片结构

提出一种多通道平面窄带滤光片阵列结构,该结构由双层金属光栅及其两侧的分布式布拉格反射器(DBRs)组成。所设计的多通道滤光片中心波长范围超过200 nm,每一个通道的中心波长可以通过调节光栅狭缝宽度来调节,从而实现多通道窄带滤光阵列。该结果为中波红外多通道窄带滤光片的设计提供了一条新的路径。

快刀伺服加工多通道滤光片阵列的间隔层模具

在目标探测识别系统中,采用多通道滤光片可以提高目标与背景的信噪比,从而实现对目标信号的精准探测。基于纳米压印的阵列结构多通道滤光片制造技术,对滤光片间隔层硬模具的表面精度和结构精度具有较高的要求。根据多光谱滤光片的设计结果,基于单点金刚石车床,采用快刀伺服加工方式,实现多通道滤光片间隔层模具的高精度制造。并采用白光干涉检测技术,对模具的表面形貌进行了检测。通过分析表明,对5×5阵列结构的多通道滤光片,其加工结果与设计值吻合良好,横向尺寸精度与纵向尺寸精度均优于5%,完全满足设计要求。该技术为多通道滤光片的大规模、批量化制造提供了技术支持,同时也为非周期阵列光学元件的制造提供一种有效的手段。

基于超表面的多通道窄带滤光片研究

针对传统多通道窄带滤光片存在尺寸大、通道选择性差的问题,该文设计了由分布式布拉格反射镜(DBR)和超表面微纳阵列组成的多通道窄带滤光片。利用传输矩阵法分析单侧DBR介质周期以及缺陷层折射率对透射光谱的影响,并优化了窄带滤光片结构。通过Comsol Multiphysics软件搭建窄带滤光片单元结构进行模拟仿真,研究了超表面以及入射角对窄带滤光片滤波特性的影响。仿真结果表明:通过调节超表面边长能够调控窄带滤光片的中心波长,在634 nm~714 nm的红光波段均可以获得一个带宽窄、透射率高的透射峰;每一个通道的的中心波长都可以通过调节超表面边长来调控,从而实现多个光谱通道的窄带滤光;入射光线小角度范围(0°~10°)内的变化对滤波性能的影响甚微。该结果为多通道窄带滤光片的设计提供了一条新的思路。

16通道微型集成滤光片制备技术的研究

多光谱成像光谱技术正在向光谱通道更多、集成度更高、体积小和重量更轻的方向发展,而用于分光的多通道滤光片是其关键光学元件,需要相应发展新型多光谱窄带集成滤光片制备技术.提出了组合刻蚀法布里-珀罗(F-P)滤光片间隔层的方法,将光学薄膜制备技术,离子束刻蚀技术与掩膜法技术相结合,形成新的多通道集成滤光片的制备方法.并在单个微型基片上,成功制备了集成16通道窄带线阵滤光片,获得的单元滤光片几何线宽为0.7mm,相对半峰全宽优于1.0%,透射峰定位精度优于0.25%.这一方法不但可满足集成度更高的滤光器件的要求,而且拓展了薄膜制备的方法.

微型化多通道滤光片光谱串扰模型的建立和评价

多光谱成像可以从背景中凸显出目标物,但微型多通道滤光片在不同通道之间存在光谱串扰问题,影响目标的识别。通过光谱串扰分析,建立光谱串扰模型,提出光谱串扰系数,通过灰度值统计的方法定量评价光谱串扰。对已加工的一种光谱串扰程度约为16.74%的微型多通道滤光片获取的多光谱图像进行了对比分析,经过串扰模型处理后的图像与原始图像相比,其对比度有了显著的提高。实验分析结果表明,该模型对评价多通道微型多光谱滤光片的光谱串扰具有很强的针对性,对提高多光谱图像目标识别效果明显。

基于多通道窄带滤光片和彩色图像传感器的实时多光谱成像系统

针对复染情况的出现,采用多通道窄带滤光片与彩色图像传感器相结合的方式,设计了一种多光谱成像方法.使用多通道窄带滤光片对光源进行分光,采用多元线性回归方法建立多光谱剥离模型,并对彩色图像传感器输出的多个单色光混叠响应进行剥离,通过FPGA实现多光谱图像的实时剥离运算和输出.实验结果表明:多通道窄带滤光片的半高宽为12nm/15nm/20nm,其透射光是三个不同波段的窄带单色光;在检验水平为0.01情况下的模型具有较高的准确性;具有相同光谱特征的物质在同一波段的灰度图像上特征一致,同一物质在不同波段上的灰度图像特性差异较大.

一种新的光学薄膜元件——多通道带通滤光片

本文简要论述了一种新的光学薄膜元件,即多通道带通滤光片(MPF)的原理、特点,以及不同类型的多通道带通滤光片在各个领域的应用和设计原理。

多通道窄带滤光片光学特性的测试与修正

多通道窄带滤光片在多光谱成像领域具有重要应用,各通道中心波长、通带半高宽、截止带深度等指标是评价滤光片光学性能的重要参数,准确测试窄带滤光片的光谱特性对镀膜工艺及多光谱成像应用具有重要意义。针对多通道窄带滤光片光谱特性测试过程中存在的光谱串扰问题进行了分析,提出了基于显微镜和光纤光谱仪的多通道窄带滤光片光谱特性测试方法,介绍了测试原理和装置;研究了光谱分辨率对测试结果的影响规律,采用微分算子五点修正法对原始数据修正,并对修正前后的误差进行分析。文章解决了在多通道滤光片测试过程中存在的光谱串扰和光谱分辨率等问题,光谱修正结果可用于指导滤光片的生产以及为光谱成像提供准确的光谱信息。

多谱段集成长线列红外探测器研究进展

简述了多谱段集成长线列红外探测器应用情况,描述了国外多谱段集成长线列红外探测器技术性能及发展情况,介绍了国内GF-5号卫星用多谱段TDI集成长线列红外探测器研制情况,总结出多谱段集成长线列红外探测器研究技术难点。

基于人造复眼的多谱成像系统

针对采用滤光片转轮配合普通相机实现光谱分离与成像的多谱成像系统体积大,结构复杂,操作不便等问题,本文基于微机电系统技术提出了一种新的多谱成像系统的设计方案和加工方法。该方法将人造复眼结构和多通道彩色滤光片集成在同一块基片上来实现多谱成像结构。该结构具有多个光通道,分别对应红、绿、蓝、近红外4个波段,每个通道能独立获取对应波段的图像信息。以这种复眼结构作为镜头搭建了多谱成像系统并进行了成像实验,获取了多组对比图像。得到的图像说明该结构能够实现预期的色彩分离和多通道成像。由于这种复眼结构高度集成且具有可见光及近红外多波段图像并行捕捉能力,因此在多谱成像领域很有应用前景。

新型多光谱复眼透镜的研制及应用

传统多光谱成像系统通常借助滤光轮来实现光谱的分离。这种多光谱成像系统一次只能获取一个波段的图像,不仅操作不便,集成度也不高。本文基于微细加工技术将镀膜、光刻及光刻胶热熔等多种工艺相结合,实现了带有光阻挡层的紧凑型多光谱复眼透镜的研制。基于该透镜搭建了一台成像系统。成像结果表明,该透镜可以实现预期的色彩分离和多通道并行成像;由于光阻挡层和信号隔离层的作用,最终获得的图像成像效果清晰且各通道间没有干扰。此外,本文对基于该透镜的多光谱成像系统实际应用方面也做了进一步的探讨。实验结果表明,该系统在发现隐藏信息、生物医学成像等方面都具有较大的应用前景。