一种日盲反射式介质滤光片及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种日盲反射式介质滤光片及其制备方法，具体地说，涉及一种在240-280nm谱段具有高反射率，同时在281_760nm谱段反射率抑制的反射式介质滤光片；属于光学薄膜技术领域。
【背景技术】
[0002]—般的，太阳光谱中，240-280nm福射被称为日盲波段。之所以被称为日盲，是由于该波段太阳辐射在通过地球大气层时几乎被臭氧层完全吸收。换句话说，地球表面上日盲波段背景噪声极低。这就为日盲波段辐射目标的探测和识别提供了一个天然的有利条件。日盲波段辐射目标的探测和识别已经被广泛应用在火灾预警，电力输送中高压电晕探测，导弹尾焰探测，隐秘通信，化学、生物传感等领域。
[0003]在日盲波段辐射目标的探测和识别系统中，日盲滤光片是关键的光学元件，分透射式和反射式两种。它能够选择性的实现240-280nm光波的输出，同时，强烈地抑制281-760nm辐射的输出。目前，一般使用两层膜Al/MgF2来实现该波段的高反射率(大于85% )，但是其在工作波段外仍有较高的反射率(大于85% )，破坏了探测光谱的纯度。
【发明内容】
[0004]本发明为了满足日盲波段辐射目标的探测和识别系统的需要，提供一种日盲波段反射式介质滤光片及其制备方法，该滤光片在240-280nm波段有较高的反射率，同时，在281-760nm波段的反射率得到了有效抑制。
[0005]本发明解决技术问题所采用的技术方案如下:
[0006]—种日盲反射式介质滤光片，其特征是，该滤光片包括:基底和LaF3/MgF2非周期多层膜；所述LaF3/MgF2多层膜制作在基底上；LaF 3和MgF 2交替沉积在基底上，靠近基底侧膜层为LaF3，最外层也是LaF3;#层膜的层数为10-25层。
[0007]基底表面粗糙度小于lnm。
[0008]每层LaF3薄膜的物理厚度在10_60nm之间，每层MgF 2薄膜的物理厚度在10_80nm之间。
[0009]—种本发明所述的日盲波段反射式介质滤光片的制备方法，其特征是，该方法包括如下步骤:
[0010]步骤一，将清洗后的基底装入清洁的真空室内，抽真空至3.0X 10 4Pa ;
[0011]步骤二，将基底加热到150-250°C之间的某一温度，并保持60min ;
[0012]步骤三，采用电阻蒸发法沉积LaF3,采用电子束蒸发法沉积MgF2, LaF# MgF 2交替沉积在基底上；LaF3膜层的沉积速率为0.4?0.6nm/s, MgF J莫层的沉积速率为0.7?0.9nm/s ;每层LaF3薄膜的物理厚度在10_60nm之间，每层MgF 2薄膜的物理厚度在10_80nm之间，膜层厚度采用晶振法控制；
[0013]步骤四，基底自然冷却至室温，得到日盲波段反射式介质滤光片。
[0014]本发明的有益效果:
[0015]1、本发明提供了一种日盲波段反射式介质滤光片，该滤光片达到优良技术指标:在日盲波段的平均反射率是36.5 %，在281-760nm平均反射率是1.8%，抑制比是20.3:1，该滤光片满足了日盲波段辐射目标探测系统的使用要求，提高了日盲波段辐射目标探测系统的识别能力。
[0016]2、本发明提供了一种日盲波段反射式介质滤光片的设计方法，该方法是OptiLayer软件中的Sensitivity-Directed Refinement功能，该设计方法简单，设计的膜系包括交替叠加的LaFjP MgF J莫层，膜系层数少于20层，选用的材料为常用的材料，且层数少，易于制备。
[0017]3、本发明提供了一种日盲波段反射式介质滤光片的制备方法，该方法可制得本发明所述的滤光片，操作简便，工艺稳定，重复性好，产品成品率高。
【附图说明】
[0018]图1:本发明一种日盲波段反射式介质滤光片结构示意图。
[0019]图2:本发明波长在200-760nm中多层LaF3/MgF2多层膜(1/4波长周期多层膜，优化非周期膜系)，波长与反射率之间关系的理论计算示意图，入射角0°。
[0020]图3:本发明波长在200-760nm中多层LaF3/MgF2非周期多层膜(理论设计和制备)，波长与反射率之间关系的示意图，入射角6°。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
[0022]—种日盲波段反射式介质滤光片，其包括:玻璃基底和LaF3/MgF2多层膜；所述LaF3/MgF2多层膜制作在玻璃基底上。如图1所示，该滤光片的结构是由交替的LaF 3层2和MgFJl 3被设置在基底I上，靠近基底侧膜层为LaF 3，最后一层是LaF3。
[0023]所述滤光片是通过使用OptiLayer 软件中的 Sensitivity-Directed Refinement功能优化1/4波长周期多层膜而设计得到的。每层LaF3薄膜的物理厚度在10-60nm之间，每层MgF2薄膜的物理厚度在10-80nm之间。
[0024]如图2所示，传统的1/4波长周期多层膜在日盲波段的平均反射率最高，达到53.7%，但其在281-760nm抑制效果差，平均反射率达到4.7%，带内带外反射率抑制比是11.4:1 ;优化非周期膜系日盲波段的平均反射率是39.5%，在281-760nm平均反射率是2.0%，抑制比是19.8:1。可以看出，经优化后的膜系抑制比得到了很大改善。因此，采用了优化非周期膜系进行制备。
[0025]—种日盲波段反射式介质滤光片的制备方法，包括的步骤如下:
[0026]步骤一，将清洗后的基底装入清洁的真空室内，抽真空至3.0X 10 4Pa0
[0027]步骤二，将基底加热到150-250°C之间的某一温度，并保持60min。
[0028]步骤三，采用电阻蒸发法沉积LaF3,采用电子束蒸发法沉积MgF2, LaF3和MgF 2交替沉积在基底上；LaF3膜层的沉积速率为0.4?0.6nm/s, MgF J莫层的沉积速率为0.7?0.9nm/s ;每层LaF3薄膜的物理厚度在10_60nm之间，每层MgF2薄膜的物理厚度在10_80nm之间，膜层厚度采用晶振法控制。
[0029]步骤四，基底自然冷却至室温，得到所述日盲波段反射式介质滤光片。
[0030]按照上述方法得到滤光片，对所述滤光片进行性能测试:采用PE公司Lambda1050分光光度计测试，得到反射光谱。如图3所示，制备的滤光片在日盲波段的平均反射率是36.5%，在281-760nm平均反射率是1.8%，抑制比是20.3:1。实验制备的滤光片性能和设计的结果较一致。
【主权项】
1.一种日盲反射式介质滤光片，其特征是，该滤光片包括:基底和LaF 3/MgF#周期多层膜；所述LaF3/MgF2多层膜制作在基底上；LaF 3和MgF 2交替沉积在基底上，靠近基底侧膜层为LaF3，最外层也是LaF3;#层膜的层数为10-25层。2.根据权利要求1所述的一种日盲反射式介质滤光片，其特征在于，基底表面粗糙度小于Inm03.根据权利要求1所述的一种日盲反射式介质滤光片，其特征在于，每层LaF3薄膜的物理厚度在10-60nm之间，每层MgF2薄膜的物理厚度在10_80nm之间。4.一种日盲波段反射式介质滤光片的制备方法，其特征是，该方法包括如下步骤: 步骤一，将清洗后的基底装入清洁的真空室内，抽真空至3.0X 10 4Pa ; 步骤二，将基底加热到150-250°C之间的某一温度，并保持60min ; 步骤三，采用电阻蒸发法沉积LaF3,采用电子束蒸发法沉积MgF2, LaFjP MgF 2交替沉积在基底上；LaFj莫层的沉积速率为0.4?0.6nm/s，MgF 2膜层的沉积速率为0.7?0.9nm/s ;每层LaF3薄膜的物理厚度在10-60nm之间，每层MgF 2薄膜的物理厚度在10_80nm之间，膜层厚度采用晶振法控制； 步骤四，基底自然冷却至室温，得到所述的日盲波段反射式介质滤光片。
【专利摘要】一种日盲反射式介质滤光片及其制备方法，属于光学薄膜技术领域，为满足日盲波段辐射目标的探测和识别系统的需要，该滤光片为LaF3和MgF2交替沉积在基底上，靠近基底侧膜层为LaF3，最外层为LaF3；该方法：将基底装入真空室内，抽真空至3.0×10-4Pa；将基底加热到150-250℃之间的某一温度，并保持60min；采用电阻蒸发法沉积LaF3，采用电子束蒸发法沉积MgF2，LaF3和MgF2交替沉积在基底上；LaF3的沉积速率为0.4～0.6nm/s,MgF2的沉积速率为0.7～0.9nm/s；每层LaF3的厚度在10-60nm之间，每层MgF2的厚度在10-80nm之间；基底自然冷却至室温。
【IPC分类】C23C14/26, G02B5/20, C23C14/06, C23C14/30
【公开号】CN105137515
【申请号】CN201510578998
【发明人】王孝东, 陈波, 王海峰, 刘世界, 郑鑫, 马月英
【申请人】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年9月11日