专利名称：具有高矩形度透过率曲线的红外带通滤光片的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种红外带通滤光片，具体涉及一种具有高矩形度透过率曲线的红外带通滤光片，在空间环境条件下的光学遥感中，它用作10. 8微米红外辐射量检测滤光片， 它也可在地面工作，满足对大气目标红外辐射量的检测要求。
背景技术：
为满足空间红外技术发展需要，各种新型探测器件发展迅速，其中列阵探测元件的发展尤为迅速，这对于相应的光学分光系统提出了高分辨的要求。因此，10. 8微米高矩形度红外带通滤光片的研制被提到了议事日程，倍受重视。中心波长10. 8微米红外滤光片， 用于空间和地面红外扫描辐射仪器中，以获取地球表面土壤湿度，森林火情和地球目标温度等信息，为气象预报和环境监测提供资料。为保证红外扫描辐射仪器获得数据反演后的准确性，研制出一种10. 8微米高矩形度红外带通滤光片，它能在规定的工作带通区域内获取最大的有效透射能量，满足仪器高分辨要求。目前，国外普遍使用锗和硫化锌为镀膜材料，其二种材料的折射率比较低，镀制出的带通滤光片波形系数大于1.2(带通滤光片斜边10 %与50 %透过率处带宽比值)，波形矩形度差。本项目10. 8微米高矩形度红外带通滤光片上升沿和下降沿陡峭，波形矩形度小于 1. 2。有效提高空间红外扫描辐射仪器上光学分光系统对目标红外辐射光谱的分辨力。
发明内容
本发明目的是根据地球大气红外光谱的特征吸收峰，提供了一种10. 8微米具有高矩形度透过率曲线红外带通滤光片。它能有效检测目标大气红外辐射数值，抑制其它波段光学辐射干扰，为气象预报和环境监测提供准确检测数据。本发明通过以下技术方案实现采用双面抛光的锗基板，直径为12毫米，厚度0. 2 毫米的锗晶体材料，其N <3，ΔΝ<0.4, θ < 1，B= III，在基板的二个面上分别交替蒸镀硒化锌膜层、碲化铅膜层。本发明的滤光片由正面膜系1、基板2和背面膜系3组成，其特征是正面膜系1的膜系结构为Ns IL2HLHL2HLH3L4H3LHL2HLHL2HLHL|No背面膜系3的膜系结构为Ns I
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41 9. 7L | No 膜系中Ns表示基板，No表示空气，L表示厚度为λ 硒化锌膜层，H表示厚度为λ^/4碲化铅膜层，中心波长λ Q = 10. 8微米，H、L前的2、3、4、0. 5和9. 7以及膜堆前的0. 26,0. 39和 0. 65数字为膜层的厚度系数，膜堆上的指数6和4为膜堆镀膜的周期数。由于本发明滤光片对带通透射区域中心波长矩形度要求较高，故正面主膜系设计出了五个谐振腔精密膜系结构，有效提高了滤光片通带的上升及下降沿陡度。背面膜系采用多个前截止膜堆叠加，有效截除通带外次峰。
本专利有如下有益的效果1.滤光片具有中心波长为10. 8微米的带通透过光谱，透射带的上升沿和下降沿陡峭，波形矩形度好，采用这一特定的滤光片可以起到获取工作波段有效辐射光谱，抑制其他波段辐射干扰，提高红外扫描辐射仪器上光学分光系统对目标红外辐射光谱的分辨力。2.本专利滤光片采用高折射比碲化铅与硒化锌材料，工艺简单，生产出的滤光片性能稳定，满足红外辐射扫描仪器性能要求。
图1为一种具有高矩形度透过率曲线的红外带通滤光片正面及背面膜层排列示意图，其中ι为正面膜系，2为基板，3为背面膜系。图2为本专利产品光谱透过率与波长关系的实例曲线。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方法作进一步的说明由于本专利滤光片主膜系采用多个谐振腔结构，中间层谐振腔级次较高，因此提高了滤光片带通矩形度和限定波段能力。选用碲化铅材料为膜系高折射率层，利用其本征吸收特性截除小于4. 0微米的次峰，并增加截止深度。正面膜层及背面膜层分别通过真空镀膜实现，将硒化锌和碲化铅膜料交替蒸镀在基片的二个面上(附图1)。为了有效提高空间红外扫描辐射仪器光学分光系统对目标红外辐射光谱分辨力， 滤光片中心波长的定位精度要求小于0.2%，必须采用反射率监控精度高于0. 的红外自动监控系统进行膜厚监控。采用反射式奇级次多极值间接直控光电法，层与层具有良好的补偿效应，实现制备出10. 8微米高矩形度红外带通滤光片。采用I^kinElmer Spectrum GX型傅立叶变换光谱仪测试，本滤光片最终样品实测性能如下(曲线见图2)1.中心波长A0 = 10. 80微米。2.半宽度 Δ λ Q 5 = 0. 98 微米。3.波形系数 Δ λ01/Δ λ05 = 1. 19。4.峰值透过率 T = 90. 8%。5.指定区域(1微米至9. 5微米，12微米至16微米)次峰截止深度Te < 0. 05%。6.成品外形直径12毫米，厚度0. 2毫米。
权利要求
1.一种具有高矩形度透过率曲线的红外带通滤光片，它由正面膜系(1)、基板(2)和背面膜系C3)组成，在基板O)的正面和背面二个面上分别交替蒸镀硒化锌膜层及碲化铅膜层构成正面膜系(1)和背面膜系(3)，其特征在于所述正面膜系(1)的膜系结构为Ns IL2HLHL2HLH3L4H3LHL2HLHL2HLHL|No所述背面膜系(3)的膜系结构为Ns I
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41 9. 7L | No 膜系中 Ns表示基板，No表示空气，L表示厚度为λ 0/4硒化锌膜层，H表示厚度为λ 0/4碲化铅膜层，λ 0为中心波长，H、L前的2、3、4、0· 5和9. 7以及膜堆前的0. 26,0. 39和0. 65数字为该膜层的厚度系数，膜堆上的指数6和4为膜堆镀膜的周期数。
2.根据权利要求1所述的一种具有高矩形度透过率曲线的红外带通滤光片，其特征在于所述的基板( 为双面抛光的锗基板。
全文摘要
本发明公开了一种具有高矩形度透过率曲线的红外带通滤光片，该滤光片以锗为基底，硒化锌及碲化铅为膜层材料，采用真空薄膜沉积方法制备，主膜系采用五个谐振腔精密膜系结构。它由正面膜系、基板和背面膜系组成，具有良好的带通透过性能，能抑制其他波段光学辐射干扰。其应用于空间红外扫描辐射仪器上，满足对大气目标红外辐射量的检测要求。
文档编号G02B5/20GK102269835SQ201110252369
公开日2011年12月7日 申请日期2011年8月30日 优先权日2011年8月30日
发明者倪榕, 刘定权, 张麟, 李斌, 黄春 申请人:中国科学院上海技术物理研究所