专利名称：一种高光谱指标的膜系结构的制作方法
技术领域：
一种高光谱指标的膜系结构技术领域[0001]本实用新型涉及光学器件及镀膜，特别是一种高光谱指标的膜系结构设计， 以提高光学监控的精度，适用于光谱指标高、性能优良膜层的制备。
背景技术：
[0002]镀膜技术也叫薄膜技术，是在真空条件下采用物理或化学方法，使物体表面获得所需的膜层。镀膜技术是最初起源于20世纪30年代，直到70年代后期才得到较大发展的一种技术。为了改变光学零件表面光学特性而镀在光学零件表面上的一层或多层膜叫光学薄膜，为了满足特定光学效果，通常需要在基片上真空镀制几十层乃至上百层一定厚度的光学薄膜，并且需要严格控制膜层的厚度。[0003]光学膜层厚度监控方法分为质量监控法、光学监控法、电学监控法、其他监控法几大类。光学监控法中常用的方法包括目视法、极值法、波长调制法、定值法等。目视法是通过人眼观察薄膜干涉颜色的变化来控制介质膜的厚度，此方法适合镀制简单膜层，不适合制备高精度膜层结构。极值法是利用膜层沉积过程中反射率或透射率随膜层厚度变化的规律，通过光电膜厚监控仪检测反射透射光谱出现的极值的方法。该方法适合规整膜系制备， 但该方法存在一定精度缺陷，原因是由于发射率或透射率在接近极值时变化缓慢。波长调制法是针对极值法的局限性而提出的一种解决方法，其原理是将监控中的反射率或透射率对波长进行微分从而使得对波长不灵敏的反射率或透射率极值点变为具有较高的灵敏度， 但薄膜折射率色散对该方法影响较大。定值法是通过比较实际位相是否达到理论位相来确定结束点位置，该方法精度较高，适合非规整膜系制备。为了进一步提高监控精度，在计算当前层结束点时需考虑初始沉积参数，而初始沉积参数是通过膜系前几层实际透过率值计算而来。因此对前几层实际透过率控制对于整个膜系的控制和膜层光谱而言至关重要。发明内容[0004]本实用新型的目的在于设计一种新型膜系结构。本实用新型的膜系结构要能够提高光学监控的精度，适合高光谱指标膜系的制备。[0005]为了达到上述发明目的，本实用新型提供的技术方案如下[0006]一种高光谱指标的膜系结构，其特征在于，该膜系结构包括基底以及沉积在基底上的膜层，所述的膜层包括至少五层单层，膜层中的奇数单层为低折射率材料，偶数单层为高折射率材料，所述的低折射率材料为与基底成分相同，膜层中的第二层至第五层的单层厚度均大于1QW0T，整个膜层的组成为非规整膜系。[0007]在本实用新型的高光谱指标的膜系结构中，所述膜层中的奇数层包括有第一层、 第三层…打底层，所述的偶数层包括第二层、第四层…。[0008]在本实用新型的高光谱指标的膜系结构中，所述的基底为玻璃材质，所述的低折射率材料为与基底材料相同的Si02。[0009]在本实用新型的高光谱指标的膜系结构中，所述的高折射率材料或为Ti02、或为Ta205、或为 Nb205。[0010]在本实用新型的高光谱指标的膜系结构中，所述的高折射率材料还可以选择为 (Ta205) χ (Nb205)y。[0011]在本实用新型的高光谱指标的膜系结构对入射光中波长为1310nm、1490nm和 1550nm的入射光分光，入射角为45度时，入射光中不同波长的透射率1255 1365 nm >90%,1470 1510nm>95%,1545 1565nm<5%。[0012]基于上述技术方案，本实用新型的高光谱指标的膜系结构与现有技术相比具有如下技术效果[0013]1.本实用新型的高光谱指标的膜系结构中，通过对前几层的厚度设计使其小于 1QW0T,从而达到精确控制前几层的透过率和和厚度值。这样使得初始沉积参数更加精确， 提高光控的精度。[0014]2.本实用新型的高光谱指标的膜系结构中首层采用和基底相同材料，可提高膜层和基底的匹配，改善膜层质量。
[0015]图1是本实用新型的高光谱指标的膜系结构的膜系设计结构图。[0016]图2是本实用新型单高光谱指标的膜系结构的光谱设计曲线图。[0017]图3是本实用新型高光谱指标的膜系结构理论透过率随厚度变化变化曲线图。[0018]图4是本实用新型高光谱指标的膜系结构的光谱实测曲线图。
具体实施方式
[0019]下面我们结合附图和具体的实施案例来对本实用新型的高光谱指标的膜系结构设计做进一步的详细阐述，以求更为清楚明了地理解本实用新型的结构和工作过程，但不能以此来限制本实用新型的保护范围。[0020]本实用新型的高光谱指标的膜系结构中，作为几个技术指标，需要对1310nm、 1490nm和1550nm波长的入射光分光，具体指标为1255 1365 nm >90%, 1470^1510nm>95%, 1545 1565nm<5%，入射角45度。为了达到上述的设计参数，我们设计了如图1所述的膜系结构。本实用新型的高光谱指标的膜系结构包括基底以及沉积在基底上的膜层。这里的膜层包括有至少五层单层，而膜层中的奇数单层采用的是低折射率材料，偶数单层为高折射率材料。并且，低折射率材料为与基底成分相同，基底为玻璃材质，所述的低折射率材料采用的是与基底材料相同的SiO2。[0021]膜层中的第二层至第五层的单层厚度均大于1QW0T，整个膜层的组成为非规整膜系。[0022]按本实用新型设计搭建膜层结构，如图1所示。在基底2上设计膜层结构1，其中打底层1-1为Si02，第二层1-2为高折射率材料，可以选择的材质如Ti02、Ta205、Nb205 等，这里采用(Nb205)x(Ta205)y，入射介质为空气。在膜栈公式中输入初始膜系(LH)~50， 考虑0度监控，监控波长1610nm，将前五层加厚变为2个1/4光学厚度。根据设计参数，其理论光谱变化情况如图2所示。[0023]本实用新型的高光谱指标的膜系结构中，前五层厚度满足发明创造中厚度的要求，如不满足，增加厚度继续优化直至达到要求。厚度满足要求后，同时检查监控光谱随膜层厚度变化曲线，如图3所示。每层结束点位置，光谱变化曲线处在上升沿或下降沿而非极值点位置，则满足要求，否则重新优化。上述的膜层结构如下表所示膜层厚度towoT)Si022(Nb205)x(Ta205)y3. 48Si023. 18(Nb205)x(Ta205)y1. 91Si022. 55I I II I ISi021. 28(Nb205)x(Ta205)y1. 46Si020. 48(Nb205)x(Ta205)y123. 12[0024]在此情况下，将设计完成的膜系进行镀膜，镀膜过程进行光控。镀膜过程中，首先针对第2到第5层计算得到相关沉积参数，该过程对于整个膜层制备至关重要，因后面膜层结束点位置需参考这几层算得的参数。[0025]本实用新型的膜系设计中，对厚度做了限制，第2到第5层光谱的起始点到结束点都经过了极大值和极小值，且每层结束点的位置在上升沿或下降沿，即光谱随厚度变化敏感，避免了极值法中光谱变化不敏感的缺点，可使计算的参数更加精确。从第六层开始，每层光谱透过率计算值均参考第2到第5层的光谱参数。[0026]通过以上高光谱指标的膜系结构设计，我们以单纤三向滤光片的膜层来具体应本实用新型。设计制造完成以后的样品测试最终曲线如图4所示，各项性能指标达到预期要求。本实用新型的高光谱指标的膜系结构中采用定值监控法，可提高光学监控精度和膜层质量，适合制备一般膜系结构，特别适合高光谱指标膜系的制备。
权利要求1.一种高光谱指标的膜系结构，其特征在于，该膜系结构包括基底以及沉积在基底上的膜层，所述的膜层包括至少五层单层，膜层中的奇数单层为低折射率材料，偶数单层为高折射率材料，所述的低折射率材料为与基底成分相同，膜层中的第二层至第五层的单层厚度均大于1QW0T，整个膜层的组成为非规整膜系。
2.根据权利要求1所述的一种高光谱指标的膜系结构，其特征在于，所述膜层中的奇数层包括有第一层、第三层…打底层，所述的偶数层包括第二层、第四层…。
3.根据权利要求2所述的一种高光谱指标的膜系结构，其特征在于，所述的基底为玻璃材质，所述的低折射率材料为与基底材料相同的Si02。
4.根据权利要求1所述的一种高光谱指标的膜系结构，其特征在于，所述的高折射率材料或为Ti02、或为Ta205、或为Nb205。
5.根据权利要求1所述的一种高光谱指标的膜系结构，其特征在于，所述的高折射率材料为(Ta205)x (Nb205)y。
6.根据权利要求1所述的一种高光谱指标的膜系结构，其特征在于，所述的膜系结构对入射光中波长为1310nm、1490nm和1550nm的入射光分光，入射角为45度时，入射光中不同波长的透射率1255 1365 nm >90%, 1470 1510nm>95%，1545 1565nm<5%。
专利摘要本实用新型涉及一种高光谱指标的膜系结构，该膜系结构包括基底以及沉积在基底上的膜层，所述的膜层包括至少五层单层，膜层中的奇数单层为低折射率材料，偶数单层为高折射率材料，所述的低折射率材料为与基底成分相同，膜层中的第二层至第五层的单层厚度均大于1QWOT，整个膜层的组成为非规整膜系。本实用新型的高光谱指标的膜系结构精确控制前几层的透过率和和厚度值，使得初始沉积参数更加精确，提高光控的精度，还可提高膜层和基底的匹配，改善膜层质量。
文档编号G02B1/10GK202256725SQ201120241880
公开日2012年5月30日 申请日期2011年7月11日 优先权日2011年7月11日
发明者刘毅楠, 张钦廉, 曹嘉寰, 李传文, 班超, 程春生, 符东浩, 赵浩 申请人:平湖中天合波通信科技有限公司