一种通过金属和介质组合制备诱导透射滤光片的方法
阅读说明：本技术 一种通过金属和介质组合制备诱导透射滤光片的方法 (Method for preparing induced transmission filter by combining metal and medium ) 是由 李建潮 蒋红霞 欧旭良 石矿 庞华华 于 2021-01-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种通过金属和介质组合制备诱导透射滤光片的方法,该方法包括以下步骤：步骤一、挑选基片,并按照设定好的尺寸对所述基片依次进行切割、粗磨和清洗；步骤二、在清洗后的所述基片的上表面沉积1层介质反射膜,再在介质反射膜的上表面叠加1层间隔层,再在间隔层的表面镀1层金属膜,按照在金属膜的上表面叠加1层间隔层,沉积1层介质反射膜的顺序,完成膜层的制作,得到透导透射滤光片；步骤三、对步骤二得到的所述透导透射滤光片进行精磨和抛光；步骤四、将抛光后的所述透导透射滤光片清洗干净后进行性能测试。本发明的有益效果是,透导透射滤光片具有高的峰值透射率和特宽的长波截止区,实用性强。(The invention discloses a method for preparing an induced transmission filter by combining metal and a medium, which comprises the following steps: the method comprises the following steps of firstly, selecting a substrate, and sequentially cutting, roughly grinding and cleaning the substrate according to a set size; depositing 1 dielectric reflection film on the upper surface of the cleaned substrate, superposing 1 interlayer on the upper surface of the dielectric reflection film, plating 1 metal film on the surface of the interlayer, and finishing the manufacture of a film layer according to the sequence of superposing 1 interlayer on the upper surface of the metal film and depositing 1 dielectric reflection film to obtain the transmission filter; step three, carrying out fine grinding and polishing on the transmission filter obtained in the step two; and step four, cleaning the polished transmission filter and then carrying out performance test. The transmission filter has the advantages of high peak value transmittance, extremely wide long wave cut-off area and strong practicability.)
技术领域
本发明涉及滤光片技术领域，特别是一种通过金属和介质组合制备诱导透射滤光片的方法。
背景技术
近年来激光技术有了很好的发展，自由电子激光器的高效率波长转换及高功率紫外激光器新激光光源的出现，对谐振腔和周边光学系统光学镀膜元件的性能提出了要求；在低增益激光器和高功率波长转换等应用中，超低功耗激光反射镜成为重要的光学器件；它要求激光反射膜必须具备吸收小、散射少、反射功率大和耐激光破坏阀值高等优点。
滤光片是光学元件的一种，可对各种色光呈现出通过、反射和吸收三种情况，它具有通过所需色光，吸收其它色光的选择吸收性，从而达到滤光的作用，在光谱分析、激光技术、化学工业、宇航、大型精密仪器以及各类军工产品中均有广泛的应用，在各种测试及分析仪器中起着非常重要的作用；目前为止，其应用主要表现在：天文，等离子体检测，空间探测，激光探测，化学分析，间接温度测量，有害气体分析，颜色测量，光通信系统等等；如763nm的滤光片是为了探测氧分子光谱线而设计的；在红外气体传感器中，不同中心波长的滤光片可以探测不同的气体成分；红外滤光片作为红外分光计的窄带与超窄带通光学薄膜滤光器件，可应用于卫星遥感、光学分析仪器和环境测试等领域。
滤光片的种类主要有截止滤光片和带通滤光片，通常把抑制短波区、透射长波区的滤光片成为长波通滤光片，相反，把抑制长波区、透射短波区的截止滤光片称为短波通滤光片。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种通过金属和介质组合制备诱导透射滤光片的方法。
实现上述目的本发明的技术方案为，一种通过金属和介质组合制备诱导透射滤光片的方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、挑选基片，并按照设定好的尺寸对所述基片依次进行切割、粗磨和清洗；
步骤二、在清洗后的所述基片的上表面沉积1层介质反射膜，再在介质反射膜的上表面叠加1层间隔层，再在间隔层的表面镀1层金属膜，按照在金属膜的上表面叠加1层间隔层，沉积1层介质反射膜的顺序，完成膜层的制作，得到透导透射滤光片；
步骤三、对步骤二得到的所述透导透射滤光片进行精磨和抛光；
步骤四、将抛光后的所述透导透射滤光片清洗干净后进行性能测试。
作为本发明的进一步说明，膜系结构为介质反射膜/间隔层/金属膜/间隔层/介质反射膜。
作为本发明的进一步说明，所述金属膜的材质包括Ag，两层所述介质反射膜的材质均包括Ta5O2和SiO2。
作为本发明的进一步说明，步骤二中镀所述金属膜时在真空条件下进行蒸镀，真空度为1×e－3－8×e－4Pa，蒸发温度为25－85℃，蒸发速率为0.4－0.6nm/s。
作为本发明的进一步说明，步骤二中所述金属膜和其上表面叠加的所述间隔层组合后的等效导纳Y为实数。
作为本发明的进一步说明，步骤二中最上层的所述介质反射膜为高低折射率交替的λ/4膜。
作为本发明的进一步说明，步骤二中两层所述间隔层的厚度均为1.74个1/4波长。
作为本发明的进一步说明，所述金属膜使通带得到对称的单封形状。
作为本发明的进一步说明，所述透导透射滤光片的峰值透射率不小于90％。
其有益效果在于，本发明制备的诱导透射滤光片通过金属和介质组合，该诱导透射滤光片具有高的峰值透射率和特宽的长波截止区，这种诱导透射滤光片不仅适合于不要求很窄的通带、而要求很高的峰值透射率和宽阔的长波截止区的各种应用，同时作为抑制全介质窄带滤光片的长波旁通带的截止滤光片使用，也具有优良的特性，可以广泛应用于光通讯、激光技术、空进技术、医疗仪器、光谱技术、精细化工及军工等领域，实用性强，市场潜力很大。
具体实施方式
本发明提出了一种通过金属和介质组合制备诱导透射滤光片的方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、挑选基片，并按照设定好的尺寸对基片依次进行切割、粗磨和清洗；
步骤二、在清洗后的基片的上表面沉积1层介质反射膜(为了便于后面描述中区分，将该层介质反射膜称为第一介质反射膜)，再在第一介质反射膜的上表面叠加1层间隔层(将该间隔层称为第一间隔层)，再在第一间隔层的表面镀1层金属膜，按照在金属膜的上表面叠加1层间隔层(将该间隔层称为第二间隔层)，沉积1层介质反射膜(将该层介质反射膜称为第二介质反射膜)的顺序，完成膜层的制作，得到透导透射滤光片；
步骤三、对步骤二得到的透导透射滤光片进行精磨和抛光；
步骤四、将抛光后的透导透射滤光片清洗干净后进行性能测试。
由于金属膜的吸收不仅决定于技术膜本身的光学常数(折射n，消光系数k)和厚度，而且和相邻介质的导纳密切相关，所以上述步骤二中金属膜的材质包括Ag，第一介质反射膜和第二介质反射膜的材质均包括Ta5O2和SiO2，在金属膜上表面叠加的第二间隔层折射率为nf，金属膜与第二间隔层组合后的等效导纳Y为实数，在第二间隔层上沉积的第二介质反射膜为高低折射率交替的λ/4膜，第二介质反射膜可以消除等效导纳的反射。
本发明制得的透导透射滤光片的膜系结构为介质反射膜/间隔层/金属膜/间隔层/介质反射膜，在制备时采用离子辅助沉积的方法进行大量试验，分析不同工作气压，不同氧、氢比例和不同温度对膜层光学性能的影响，使得得到满足一定折射率、膜厚、透过率光学薄膜的制备工艺；本发明的制备过程中有三个关键点，分别是间隔层的厚度、金属膜的厚度和镀金属膜的条件，下面将具体说下这三个关键点。
1)间隔层的厚度：第一间隔层的厚度直接影响到紧接着的金属膜和第二间隔层的控制，如果控制不准，会导致镀金属膜失败，因此本发明在制备时将间隔层的厚度控制为1.74个1/4波长；
2)金属膜的厚度：如果金属膜厚度薄于最佳值，虽然峰值透射率能提高，但截至深度差，半宽度宽，而且通带严重不对称，甚至出现分裂的双峰，若金属膜太厚，虽然带宽变窄，但峰值透射率降低很多，用其作为消除窄带全介质干涉滤光片的长波次峰是不能使用的，所以金属膜的厚度必须是最佳值，经试验发现这样可以使通带得到对称的单封形状，而且透导透射滤光片的峰值透射率也较高，且不小于90％；
3)镀金属膜的条件：镀金属膜时在真空条件下进行蒸镀，真空度为1×e－3－8×e－ 4Pa，蒸发温度为25－85℃，蒸发速率为0.4－0.6nm/s。
实施例1.
步骤一、挑选基片，并按照设定好的尺寸对基片依次进行切割、粗磨和清洗；
步骤二、在清洗后的基片的上表面沉积1层材质为SiO2的第一介质反射膜，再在第一介质反射膜的上表面叠加1层厚度为1.74个1/4波长的第一间隔层，再在第一间隔层的表面镀1层银膜，在真空条件下进行蒸镀，真空度为1×e－3Pa，蒸发温度为25℃，蒸发速率为0.4nm/s，按照在银膜的上表面叠加1层厚度为1.74个1/4波长的第二间隔层，沉积1层材质为SiO2的第二介质反射膜的顺序，完成膜层的制作，得到透导透射滤光片；
步骤三、对步骤二得到的透导透射滤光片进行精磨和抛光；
步骤四、将抛光后的透导透射滤光片清洗干净后进行性能测试。
实施例2.
步骤一、挑选基片，并按照设定好的尺寸对基片依次进行切割、粗磨和清洗；
步骤二、在清洗后的基片的上表面沉积1层材质为SiO2的第一介质反射膜，再在第一介质反射膜的上表面叠加1层厚度为1.74个1/4波长的第一间隔层，再在第一间隔层的表面镀1层银膜，在真空条件下进行蒸镀，真空度为8×e－4Pa，蒸发温度为85℃，蒸发速率为0.6nm/s，按照在银膜的上表面叠加1层厚度为1.74个1/4波长的第二间隔层，沉积1层材质为SiO2的第二介质反射膜的顺序，完成膜层的制作，得到透导透射滤光片；
步骤三、对步骤二得到的透导透射滤光片进行精磨和抛光；
步骤四、将抛光后的透导透射滤光片清洗干净后进行性能测试。
实施例3.
步骤一、挑选基片，并按照设定好的尺寸对基片依次进行切割、粗磨和清洗；
步骤二、在清洗后的基片的上表面沉积1层材质为Ta5O2的第一介质反射膜，再在第一介质反射膜的上表面叠加1层厚度为1.74个1/4波长的第一间隔层，再在第一间隔层的表面镀1层银膜，在真空条件下进行蒸镀，真空度为1×e－3Pa，蒸发温度为25℃，蒸发速率为0.4nm/s，按照在银膜的上表面叠加1层厚度为1.74个1/4波长的第二间隔层，沉积1层材质为Ta5O2的第二介质反射膜的顺序，完成膜层的制作，得到透导透射滤光片；
步骤三、对步骤二得到的透导透射滤光片进行精磨和抛光；
步骤四、将抛光后的透导透射滤光片清洗干净后进行性能测试。
本发明制备出的透导透射滤光片具有高的峰值透射率和特宽的长波截止区这种诱导透射滤光片不仅适合于不要求很窄的通带、而要求很高的峰值透射率和宽阔的长波截止区的各种应用，同时作为抑制全介质窄带滤光片的长波旁通带的截止滤光片使用，也具有优良的特性，可以广泛应用于光通讯、激光技术、空进技术、医疗仪器、光谱技术、精细化工及军工等领域，市场潜力很大。
上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。
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