专利名称：滤波范围430~630nm的无掺杂层光子晶体光学滤波器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光子晶体领域，具体涉及实现对选定频率单色光高透过的一维光子晶体光学滤波器及其该滤波器的制作方法。
背景技术：
自1987年E. Yablonovitch在研究如何抑制自发辐射时和S. John在研究光子局域时分别独立提出光子晶体的概念以来，光子晶体的结构、制备和量子电动力学特性研究开始备受人们关注并得到广泛的研究。早期大部分的研究工作都是集中在二维和三维光子晶体，直到1998年Fink，Winn，Chigrin等人的工作才开始了一维光子晶体的研究。一维光子晶体结构简单，易于制造，同时也具备高维光子晶体的性质，得到了广泛的应用。光子晶体禁带形成是因为其折射率严格周期性分布，这种严格的周期性结构一旦受到破坏，光子晶体的传输特性将发生改变。常见的一维光子晶体滤波器都是采用掺杂结构的光子晶体，有意地引入特定的掺杂缺陷改变光子晶体严格周期结构，由此种光子晶体制成的滤波器结构不稳定，滤波器效果不明显，不能够广泛制作，并加以推广。
实用新型内容本实用新型为解决上述技术问题，提供采用简单的无掺杂光子晶体结构，只是改变了一次镀膜顺序，大大降低了加工难度和对精度的要求。根据需要透过的单色光频率选择合适的光子晶体结构参数，实现单色光透过的滤波器，对选定频率单色光透过率达到100%的滤波效果，采用简单的无掺杂光子晶体结构，只是改变了一次镀膜顺序，大大降低了加工难度和对精度的要求。根据需要透过的单色光频率选择合适的光子晶体结构参数，实现单色光透过的滤波器，对选定频率单色光透过率达到100%的滤波效果。本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是滤波范围43(T630nm的无掺杂层光子晶体光学滤波器，滤波器包括光子晶体层和镜头玻璃，光子晶体层设置在镜头玻璃表面，光子晶体层由10层A介质层和10层B介质层相互交替叠加构成(AB)5 (BA)5型复合结构，所述的A为砷化镓，B为二氧化娃，其中(AB)5表不5层A介质和B介质交替叠加构成的复合介质层，其中A介质层的厚度为38. 118nm,B介质层的厚度为59. 9nm,该复合介质层设置在光子晶体层的内侧，并与镜头玻璃连接；其中(BA)5表示5层B介质和A介质交替叠加构成的复合介质层，其中A介质层的厚度为38. 118nm,B介质层的厚度为59. 9nm,该复合介质层设置在光子晶体层外侧。本实用新型所述的A介质层的折射率为化=3.4，B介质层的折射率为七=2·22，中心波长取532nm。本实用新型的有益效果是I、采用简单的无掺杂光子晶体结构，只是改变了一次镀膜顺序，大大降低了加工难度和对精度的要求。根据需要透过的单色光频率选择合适的光子晶体结构参数，实现单色光透过的滤波器，对选定频率单色光透过率达到100%的滤波效果。[0009]2、无掺杂光子晶体结构改变了有意地引入特定的掺杂缺陷改变光子晶体严格周期结构，可完全制得光子晶体禁带变化制作特定频率的一维光子晶体滤波器。
[0010]图I为本实用新型的结构示意图；[0011]图2结构f的透过率随波长变化曲线；[0012]图3结构的透过率随波长变化曲线；[0013]图中1、光子晶体层，2、镜头玻璃。[0014]具体实施方式
[0015]如图所示，滤波范围43(T630nm的无掺杂层光子晶体光学滤波器，滤波器包括光
子晶体层I和镜头玻璃2，光子晶体层I设置在镜头玻璃2表面，光子晶体层I由10层A介质层和10层B介质层相互交替叠加构成(AB) 5 (BA) 5型复合结构，所述的A为砷化镓，B为二氧化硅，其中(AB) 5表示5层A介质和B介质交替叠加构成的复合介质层，其中A介质层的厚度为38. 118nm, B介质层的厚度为59. 9nm,该复合介质层设置在光子晶体层I的内侧，并与镜头玻璃2连接；其中(BA)5表示5层B介质和A介质交替叠加构成的复合介质层,其中A介质层的厚度为38. 118nm,B介质层的厚度为59. 9nm,该复合介质层设置在光子晶体层I外侧。所述的A介质层的折射率为《^ = 3.4,B介质层的折射率为& = 2.22,中心波长取
532nm。滤波范围43(T630nm的无掺杂层光子晶体光学滤波器的制作方法，步骤一、取一个镜头玻璃作为基板，将基板双面抛光，备用；步骤二、将加工好的基板表面进行清洁化处理，采用酸性清洗液和去离子水分别清洗基板，然后将基板置于热板上烘干，温度65°，时间10分钟；步骤三、将基板放入真空镀膜机中，在其一个表面上进行A介质的镀膜，砷化镓折
射率14,中心波长取532nm时，其镀膜厚度为it = 1/4 ,即38. 118nm，镀膜后干燥冷却30分钟，然后在基板镀有A介质膜层的表面进行B介质的镀膜，二氧化硅的折射率= 2.22,中心波长取532nm时，其镀膜厚度为i = 1/%j,即59. 9nm,镀膜后干燥冷却30分钟；步骤四、按照步骤三的方法交替进行A介质和B介质镀膜，直至镀好4层A介质膜层和4层B介质膜层,在基板上形成结构为石&的光子晶体复合镀膜层；步骤五、在光子晶体结构已经镀膜为忍)4的基板结构上继续进行A介质砷化镓的镀膜，厚度为38. IlSnm,干燥冷却30分钟，在基板上形成结构为fif i的光子晶体复合
镀膜层；步骤六、在基板上光子晶体结构已经镀膜为filf 的结构上进行B介质二氧化硅的镀膜，厚度为119. 8nm，为两层B介质的厚度，即一次镀下两层的B介质，在基板上形成结构为的光子晶体复合镀膜层；[0024]步骤七、按照步骤三的方法交替进行A介质和B介质镀膜，直至镀好5层A介质膜 层和4层B介质膜层，在基板上形成结构为的光子晶体复合镀膜层，制得表面
权利要求1.滤波范围43(T630nm的无掺杂层光子晶体光学滤波器,其特征在于滤波器包括光子晶体层(I)和镜头玻璃(2)，光子晶体层(I)设置在镜头玻璃(2)表面，光子晶体层(I)由10层A介质层和10层B介质层相互交替叠加构成(AB)5 (BA)5型复合结构，所述的A为砷化镓，B为二氧化娃，其中(AB)5表示5层A介质和B介质交替叠加构成的复合介质层,其中A介质层的厚度为38. 118nm, B介质层的厚度为59. 9nm,该复合介质层设置在光子晶体层(I)的内侧，并与镜头玻璃(2)连接；其中(BA) 5表示5层B介质和A介质交替叠加构成的复合介质层，其中A介质层的厚度为38. 118nm,B介质层的厚度为59. 9nm,该复合介质层设置在光子晶体层(I)外侧。
2.如权利要求I所述的滤波范围43(T630nm的无掺杂层光子晶体光学滤波器，其特征在于所述的A介质层的折射率为nA=3. 43介质层的折射率为％=2. 22，中心波长取532nm。
专利摘要滤波范围430~630nm的无掺杂层光子晶体光学滤波器，滤波器包括光子晶体层和镜头玻璃，光子晶体层设置在镜头玻璃表面，光子晶体层由10层A介质层和10层B介质层相互交替叠加构成(AB)5(BA)5型复合结构，用传输矩阵法仿真了一维光子晶体的传输特性曲线，在理论分析的基础上设计了一种无掺杂结构的光子晶体光学滤波器，采用简单的无掺杂光子晶体结构，只是改变了一次光子晶体镀膜顺序，大大降低了加工难度和对精度的要求。根据需要透过的单色光频率选择合适的光子晶体结构参数，实现单色光透过的滤波器，该一维光子晶体光学滤波器对选定频率单色光透过率达到100%。成熟的镀膜技术可以方便地将一维光子晶体膜系加工在光学透镜表面，该发明可广泛应用于需要各种需要单色光透过的光学仪器。
文档编号G02B6/122GK202735536SQ20122022854
公开日2013年2月13日 申请日期2012年5月21日 优先权日2012年5月21日
发明者李萍, 胡志刚, 雷万军, 杨晓利, 宋霄薇, 乔晓岚, 娄丽敏, 张瑞 申请人:河南科技大学