1064 nm负滤光片的设计与制备

针对当前可见-近红外光电探测器的激光防护要求,研究了1064 nm负滤光片的设计和制备。基于等效折射率理论,综合考虑光谱和场强分布优化,设计了由SiO2/Y_(2)O_(3)/H4组合的规整膜系和SiO2/H4组合的非规整膜系负滤光片;采用离子束辅助热蒸发沉积方式对负滤光片进行了制备,并测试了其光学和抗激光损伤性能。结果表明:在膜系结构G|(0.5LH0.5L)s|A两侧匹配减反膜可以有效减小通带波纹,调整膜系最外层厚度可以同时改善膜系的光谱特性和电场强度分布。镀制的规整膜系负滤光片在400~900 nm和1200~2000 nm波段平均透过率分别为89.98%和93.21%,1064 nm透过率为1.29%,激光损伤阈值为6.0 J/cm^(2);非规整膜系负滤光片在650~900 nm和1200~2000 nm波段平均透过率分别为93.70%和94.99%,1064 nm透过率为1.60%,激光损伤阈值为6.8 J/cm^(2)。

负滤光片膜系讨论与修改

阐述了实验室条件下修改理想负滤光片膜系的可行性采用新膜系镀制的光学器件满足了单态氧二聚物非线性效应实验研究的需要．修改后的负滤光片膜系用到三种介质材料：（TiO2＋ZrO2）5：3混合料，ZrO2及SiO2，比理想负滤光片膜系所用材料减少一种，膜系由高级次修改为调谐比，不但保证了反射带宽度而且降低了膜层厚度．膜系最外层介质材料由SiO2替代MgF2提高了光学器件耐用性能．同时，本文对膜系进行了简化处理与计算通过估算和参数直接对比可清楚镀件的光谱特性．

基于Rugate理论的负滤光片设计研究

研究基于Rugate理论设计负滤光片。分析了折射率剖面函数各参数对光谱性能影响,提出了基于Rugate理论负滤光片设计方法,并给出了两组基于Rugate负滤光片设计的实例。研究表明,折射率峰-峰幅值、光学厚度、中心波长分别决定负滤光片反射带宽度、截止深度和位置。

中红外抗CO_(2)气体辐射负滤光片的研制(特邀)

为提高中红外探测系统在载体高速运动过程中的探测精度,研制了抗CO_(2)气体辐射的负滤光片,在非球面单晶Si基板表面,选择Ge、ZnS和YbF_(3)作为镀膜材料,结合膜系设计基础理论,使用OptiLayer膜系设计软件对负滤光膜进行设计,石英晶体膜厚控制仪进行厚度监控。根据实验结果及膜层敏感度反演分析,优化膜厚监控方案解决了负滤光膜通带次峰过多及透射率下降等问题。测试结果表明,制备的负滤光片在4.15~4.4μm、5.15~5.5μm波段平均透射率分别为0.87%和0.23%;3.65~3.95μm、4.50~4.85μm波段平均透射率分别为87.04%和89.79%。研制的负滤光片有效提高了目标的探测精度,为中红外探测技术提供了重要的技术支持。

窄带负滤光片膜层的制备

介绍了光学产品用负滤光片的特点。负滤光片适用于镀制要求某一光谱范围高反射率、其他波段范围高透射的光学零件。讨论了窄带负滤光片膜层的结构特点、反射带宽度、反射率值与膜料及膜系的相对关系,给出了典型的理论光谱特性曲线.镀制出了接近理论光学特性的窄带负滤片膜层,膜层的中心波长定位精度2 nm,中心波长漂移不大于2 nm,非胶合状态下可直接在大气环境中使用.

GREGOR望远系统高透射深截止多腔负滤光片研制

为满足GREGOR望远系统末端的测试需求,实现对某些荧光光谱干扰信号的有效过滤和屏蔽,在可见光范围内设计并制备了一种高透射深截止多腔负滤光片。采用变迹函数不同级次的高阶迭代算法,通过设计厚度调制层来有效抑制通带波纹;在B270基底上采用离子束辅助反应磁控溅射的沉积方法进行制备,使用光控法和时间控制法相结合的方案对非四分之一膜层厚度进行监控。实验结果表明,实际制备结果与理论设计吻合较好,制备工艺可行性较高。所设计的多腔负滤光片膜系结构总层数为190层,总厚度约为20μm,测得各通带透射率均大于90%,截止深度大于0.1%,反射带半峰全宽小于24 nm,最大位置偏差为2 nm,样品的均匀性良好,测试结果完全满足实际应用需求。

基于负滤光片的真彩色夜视系统设计

针对夜视系统前加入窄带滤光片会使其输出图像的信噪比大幅降低的问题,设计了基于负滤光片的真彩色夜视系统,并分别以标准比色板和自然景物为探测目标,设置与基于窄带滤光片真彩色夜视系统的对比实验,利用输出的真彩色夜视图像边缘图与参考图像边缘图的相关系数值来间接评价信噪比。结果表明:在实验一中,当环境照度为0.51 lx时,基于负滤光片的方法与基于窄带滤光片的方法相关系数持平,当照度分别为0.12,0.04,0.01 lx时,前者相对于后者相关系数分别提高了14.9%,26.8%,128.0%;在实验二中,前者相关系数亦高于后者。故与传统真彩色夜视系统相比,基于负滤光片的真彩色夜视系统可工作于更低照度条件下,能够输出具有更高信噪比的真彩色夜视图像。

陷波滤光片的类褶皱设计

针对当前陷波滤光片设计方法中,因需要大量薄层和折射率连续渐变而导致的制作难度较高的问题,介绍了一种陷波滤光片的类褶皱膜系设计方法。此方法中,每层薄膜的层内折射率不变,层间折射率呈离散型渐变,每层为1个光学厚度,膜系模拟计算的光谱很好,并可降低制造工艺难度。给出了膜系的基本结构形式,并分析了其中各参数对陷波滤光片光谱的影响,指出了参数变化对光谱影响的基本规律。通过对典型膜系设计,模拟分析了膜厚偏差和折射率偏差对光谱的影响。结果表明,膜系对膜厚偏差更加敏感,为膜系镀制工艺中的误差控制提供了理论依据。

可见-短波红外成像系统色彩恢复滤光片研制

针对当前0.40~2.50μm宽光谱响应成像系统可见光波段颜色信息丢失,全波段只能灰度成像的问题,设计并制备了用于全天时、可见光色彩恢复、短波红外(Short-Wave Infrared,SWIR)多波段成像的滤光片。使用Essential Macleod膜系设计软件,通过三种设计方案进行参数和性能对比,最终采用短波通基础膜系的两级截止带构造蓝光(B)+SWIR、绿光(G)+SWIR、红光(R)+SWIR负滤光片膜系设计,采用长波通基础膜系实现0.42~2.50μm通带膜系设计。以上四个滤光片的组合选用Ta_(2)O_(5)和SiO_(2)为高低折射率材料在石英玻璃JGS-1基底上制备,经过测量通带的平均透过率均大于93.6%,通带平均透过率之差小于1.6%。最后用制备的滤光片进行拍照和计算,对色彩恢复功能进行验证。测试结果对宽光谱彩色成像技术的进一步研究具有参考价值。

周期性渐变折射率光学薄膜的设计及光谱特性分析

分析折射率呈不同函数分布的周期性渐变折射率薄膜的光谱特性,分析表明光谱曲线具有负滤光片的特性。分别从最低和最高折射率、周期数、周期厚度的角度,对用共蒸法制备的周期性渐变折射率薄膜光谱特性进行了详细分析讨论。结果表明截止带中心波长和截止带宽度与周期厚度成线性关系,截止带中心波长的反射率与周期数成三次多项式关系。用堆叠和叠加两种方法设计渐变折射率多截止带负滤光片,并分析两种方法在共蒸法方式制备下的优缺点。最后总结出了渐变折射率负滤光片的设计方法。