專利名稱：一種多通道集成濾光片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于薄膜及工程光學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種多通道集成濾光片。
背景技術(shù)：
多譜成像光譜技術(shù)正在向光譜通道更多、集成度更高、體積小和重量更輕的方向發(fā)展，而用于分光的多通道濾光片是其關(guān)鍵的光學(xué)器件。因此，需要發(fā)展相應(yīng)的新型多光譜集成濾光片制備技術(shù)。目前已有很多多通道分光濾光片制造技術(shù)，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外在多通道濾光片制作上主要有以下幾種方法I.法布里-拍洛窄帶濾光片(F_P narrow bandpass filter) 該方法是以法布里-珀羅(F-P)結(jié)構(gòu)原理為基礎(chǔ)，通過(guò)多次套刻的方式制作濾光片。F-B腔是在2個(gè)平行的平板反射鏡中間間隔一個(gè)空腔，當(dāng)2個(gè)反射鏡具有同樣的高反射率時(shí)，干涉儀對(duì)某一波段的波長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)高透。改變微調(diào)空腔的厚度可以改變透過(guò)的波長(zhǎng)。實(shí)際應(yīng)用中，空腔由一層介質(zhì)膜構(gòu)成(稱為間隔層)，間隔層的兩面分別鍍有一個(gè)多層膜的膜系，相當(dāng)于上面提到的2個(gè)反射鏡。只要改變間隔層的厚度，就可以調(diào)控透射光的波長(zhǎng)。林炳等人(期刊論文，題目16通道微型集成濾光片制備技術(shù)的研究期刊紅外與毫米波學(xué)報(bào)，第25卷第4期，2006年8月)通過(guò)該方法，經(jīng)過(guò)多次刻蝕，完成了 16通道紅外波段的濾光片制作。由于法布里-珀羅(F-P)濾光片本身性質(zhì)的缺點(diǎn)，它在可見光沒(méi)有較寬的截止深度，所以該濾光片不適合在可見光波段實(shí)現(xiàn)多通道濾光，極大地限制了它的應(yīng)用范圍。2.光阻劑法該方法是制作液晶顯示器濾光片的常用方法，它是用不同顏色光阻劑來(lái)實(shí)現(xiàn)濾光片的制作。Ram ff. Sabnis 等人(期刊論文，題目:Color filter technology for liquidcrystal displays期刊:Displays 20 (1999) 119 - 129)介紹了用于液晶顯示器的彩色濾光片制作方法，主要有顏料分散法、染色法、印刷法和電鑄法等。但是由于彩色光阻劑種類的限制，該方法只能對(duì)可見光進(jìn)行有限種類的光譜分離，無(wú)法實(shí)現(xiàn)近紅和近紫外的多通道濾光。并且，利用光阻劑制作的濾光片有很寬的帶寬，因此它沒(méi)有介質(zhì)膜層分光性能好，對(duì)每種顏色的分光分辨率不高。3.其他分光技術(shù)Zhanshan Wang 等人(期刊論文，題目Multiple channeled phenomena inheterostructures with defects mode 期刊Appl. Phys. Lett. 84, 1629 ,2004)介紹了一種以“具有缺陷的多異質(zhì)結(jié)構(gòu)” (multiple heterostructures with defects)為基礎(chǔ)，通過(guò)膜層中設(shè)置缺陷結(jié)構(gòu)，使得該結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)缺陷通帶，具有很好的分光性能。同時(shí)該小組(期刊論文，題目Guided-mode resonance Brewster filters with multiplechannels 期刊APPLIED PHYSICS LETTERS 88，251115，2006)還介紹了一種利用導(dǎo)膜共振(guided-mode resonance)來(lái)設(shè)計(jì)濾光片的方法,該方法利用波導(dǎo)光柵結(jié)構(gòu)的共振效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)濾光，可以實(shí)現(xiàn)單個(gè)、兩個(gè)甚至多個(gè)窄帶通濾光。但是，以這些分光技術(shù)制作的濾光片，只能實(shí)現(xiàn)較窄的帶寬內(nèi)某種或某幾種光同時(shí)帶通，不能達(dá)到對(duì)多種光線的單獨(dú)濾光，滿足不了現(xiàn)在的多譜成像系統(tǒng)要求。綜上所述，目前的多通道濾光片，都只能在某一個(gè)比較窄的波段內(nèi)實(shí)現(xiàn)多通道濾光，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了多譜成像光譜技術(shù)的發(fā)展需求。

實(shí)用新型內(nèi)容為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提供一種多通道集成濾光片，能同時(shí)工作在近紫外、可見光和近紅外波段，相比傳統(tǒng)的多通道濾光片具有更廣的工作范圍和更高的集成度。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種多通道集成濾光片，包括一基底，所述基底上設(shè)有三個(gè)膜系，所述三個(gè)膜系分 別為近紫外膜系、可見光膜系以及近紅外膜系，所述三個(gè)膜系均由不同波長(zhǎng)的濾光薄膜構(gòu)成，所述濾光薄膜均由不同折射率的薄膜層疊組成。優(yōu)選地，所述近紫外膜系和可見光膜系的濾光薄膜均設(shè)有一中間層薄膜。優(yōu)選地，所述中間層薄膜的材料為銀單質(zhì)。優(yōu)選地，所述中間層薄膜的兩側(cè)對(duì)稱地分布有由高折射率薄膜和低折射率薄膜交替層疊多次形成的多層膜。優(yōu)選地，所述近紅外膜系的濾光薄膜由高折射率薄膜和低折射率薄膜交替層疊多次形成的多層膜組成。優(yōu)選地，所述高折射率薄膜的材料為二氧化鈦，低折射率薄膜的材料為二氧化硅。優(yōu)選地，所述濾光薄膜的最底層和最頂層薄膜均為所述高折射率薄膜。優(yōu)選地，所述濾光薄膜的薄膜層總數(shù)均為奇數(shù)。本實(shí)用新型的有益效果是將近紫外膜系、可見光膜系和近紅外膜系這三個(gè)不同膜系集成到一塊濾光片的基底上，大大提高了濾光片的集成度并擴(kuò)展了濾光片的工作范圍。

圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的紫光濾光薄膜的膜層結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記1.基底；2.近紅外膜系；3.可見光膜系；4.近紫外膜系；5. 二氧化鈦；
6.二氧化硅；7.銀單質(zhì)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步說(shuō)明如圖I所示，本多通道集成濾光片包括一基底1，所述基底I上設(shè)有三個(gè)膜系，所述三個(gè)膜系分別為近紫外膜系4、可見光膜系3以及近紅外膜系2，所述三個(gè)膜系均由不同波長(zhǎng)的濾光薄膜構(gòu)成，所述濾光薄膜均由不同折射率的薄膜層疊組成。作為進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述近紫外膜系4和可見光膜系3的濾光薄膜均設(shè)有一中間層薄膜。[0028]作為進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述中間層薄膜的材料為銀單質(zhì)7。作為進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述中間層薄膜兩側(cè)對(duì)稱地分布有由高折射率薄膜和低折射率薄膜交替層疊多次形成的多層膜。作為進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述近紅外膜系2的濾光薄膜由高折射率薄膜和低折射率薄膜交替層疊多次形成的多層膜組成。作為進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述高折射率薄膜的材料為二氧化鈦5，低折射率薄膜的材料為二氧化硅6。作為進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述濾光薄膜的最底層和最頂層薄膜均為所述高折射率薄膜。
·[0033]作為進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述濾光薄膜的薄膜層總數(shù)均為奇數(shù)。表I 6分別給出了紫光、藍(lán)光、青光、綠光、黃光、紅光這六種可見光膜系3濾光薄膜的膜層結(jié)構(gòu)(沒(méi)有給出橙光濾光薄膜的膜層結(jié)構(gòu)主要是因?yàn)槌裙鉃V光薄膜與黃光濾光薄膜結(jié)構(gòu)相近)，表7給出了近紫外膜系4濾光薄膜的一種膜層結(jié)構(gòu)。由于可見光膜系3的濾光薄膜與近紫外膜系4濾光薄膜的膜層結(jié)構(gòu)類似，故在這里以可見光膜系3中紫光濾光薄膜的膜層結(jié)構(gòu)為例，對(duì)可見光膜系3和近紫外膜系4的濾光薄膜具體膜層結(jié)構(gòu)進(jìn)行闡述。如表I和圖2所示的紫光濾光薄膜，其可透過(guò)光的波長(zhǎng)為400nm，使用的光學(xué)材料為高折射率材料二氧化鈦5 (Ti02)，低折射率材料二氧化硅6 (Si02)，以及中間層材料銀單質(zhì)7 (Ag)。該紫光濾光薄膜共有5層，為奇數(shù)層。位于第3層的中間層薄膜材料為銀單質(zhì)7，二氧化鈦5薄膜和二氧化硅6薄膜交替層疊I次形成的雙層膜對(duì)稱地分布在所述中間薄膜的兩側(cè)。該紫光濾光薄膜的最底層與最頂層(第5層)薄膜的材料均為高折射率材料二氧化鈦5，而膜層的厚度則要根據(jù)實(shí)際需要來(lái)調(diào)整。另外，可見光膜系3和近紫外膜系4的濾光薄膜的具體結(jié)構(gòu)還可以根據(jù)實(shí)際的需要作相應(yīng)的擴(kuò)展，例如采用不同的膜厚和不同的膜層總數(shù)來(lái)構(gòu)成上述濾光薄膜。
權(quán)利要求1.一種多通道集成濾光片，其特征在于，該濾光片包括一基底(I )，所述基底(I)上設(shè)有三個(gè)膜系，所述三個(gè)膜系分別為近紫外膜系(4 )、可見光膜系(3 )以及近紅外膜系(2 )，所述三個(gè)膜系均由不同波長(zhǎng)的濾光薄膜構(gòu)成，所述濾光薄膜均由不同折射率的薄膜層疊組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種多通道集成濾光片，其特征在于，所述近紫外膜系(4)和可見光膜系(3)的濾光薄膜均設(shè)有一中間層薄膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多通道集成濾光片，其特征在于，所述中間層薄膜的材料為銀單質(zhì)(7 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多通道集成濾光片，其特征在于，所述中間層薄膜的兩側(cè)對(duì)稱地分布有由高折射率薄膜和低折射率薄膜交替層疊多次而形成的多層膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種多通道集成濾光片，其特征在于，所述近紅外膜系(2)的濾光薄膜由高折射率薄膜和低折射率薄膜交替層疊多次形成的多層膜組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的一種多通道集成濾光片，其特征在于，所述高折射率薄膜的材料為二氧化鈦(5 )，低折射率薄膜的材料為二氧化硅(6 )。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的一種多通道集成濾光片，其特征在于，所述濾光薄膜的最底層和最頂層薄膜均為所述高折射率薄膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求I 5任一項(xiàng)所述的一種多通道集成濾光片，其特征在于，所述濾光薄膜的薄膜層總數(shù)均為奇數(shù)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種多通道集成濾光片，該濾光片包括一基底，所述基底上設(shè)有三個(gè)膜系，所述三個(gè)膜系分別為近紫外膜系、可見光膜系以及近紅外膜系，所述三個(gè)膜系均由不同波長(zhǎng)的濾光薄膜構(gòu)成，所述濾光薄膜均由不同折射率的薄膜層疊組成。本實(shí)用新型將近紫外膜系、可見光膜系和近紅外膜系這三個(gè)不同膜系集成到一塊濾光片的基底上，大大提高了濾光片的集成度并擴(kuò)展了濾光片的工作范圍。本實(shí)用新型廣泛應(yīng)用于薄膜及工程光學(xué)領(lǐng)域。
文檔編號(hào)B32B15/04GK202794585SQ20122043646
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月30日
發(fā)明者金建, 邸思, 姚豫培, 陳賢帥, 杜如虛 申請(qǐng)人:廣州中國(guó)科學(xué)院先進(jìn)技術(shù)研究所