窄带滤光片及其镀膜方法与流程

本发明属于真空镀膜技术领域，具体来说涉及一种窄带滤光片镀膜方法。以及通过该方法生产的窄带滤光片。

背景技术：

滤光片是一种可从复合光中分离出某一波段单色光的光学器件，其被广泛的应用于各种光电产业领域。滤光片的镀制是利用f-p干涉原理，通过精确控制各膜层的光学厚度或物理厚度来实现。实践中，对窄带滤光片的中心波长位置要求非常严格，其公差大小一般为带宽的20％以内。在常规工艺中，其加工步骤是在玻璃基底的一侧表面用光学极值法镀制规整的λ/4光学厚度的膜堆组合。同时，用晶体振荡法在玻璃基底的另一侧表面镀上副膜膜堆。由光学薄膜理论知道，截止范围和截止深度的提升都要依赖于不断地堆积膜层，所以副膜的膜层厚度要远远大于主膜。以截止范围为200到1200nm为例，当需求镀制截止深度低于0.1％或0.01％时，主膜的膜层厚度在8微米左右，而副膜的膜层厚度就会达到16微米以上，这使得镀制副膜的难度非常高。此外，当副膜的膜层厚度远远超过主膜的膜层厚度，主膜和副膜对基底产生的应力相差悬殊，使得基片发生变形，导致滤光片的面形变差，导致成像质量也相应变差。使滤光片的投射面难以实现对图像低畸变的要求。因此，如何开发出一种新型的窄带滤光片镀膜工艺，能够避免副膜膜层厚度相对主膜膜层厚度过厚，使得基底两侧的应力基本平衡，减少基片变形，保证成像的质量，是本领域技术人员需要研究的方向。

技术实现要素：

本发明提供了一种窄带滤光片镀膜工艺，能够避免副膜膜层厚度相对主膜膜层厚度过厚，使得基底两侧的应力基本平衡，减少基片变形，保证滤光片成像质量。

其采用的具体技术方案如下：

一种窄带滤光片镀膜工艺，包括如下步骤：

s1：在空白玻璃基底的一侧表面镀制主膜膜堆，使所述主膜膜堆与空白玻璃基底构成等效基底，所述等效基底在中心波长处的等效折射率与所述空白玻璃基底折射率相等；

s2：所述等效基底的一侧表面镀制第一副膜膜堆、在另一侧表面镀制第二副膜膜堆。

优选的是，上述窄带滤光片镀膜工艺中：所述步骤s1中通过极值光控法镀制主膜膜堆。

更优选的是，上述窄带滤光片镀膜工艺中：所述步骤s2中通过晶体振荡法分别镀制第一副膜膜堆和第二副膜膜堆。

通过采用上述技术方案：在步骤s2中创造出一个特定的等效基底。这个等效基底由镀制了主膜的所有膜层与原先未镀膜时的基底一起组成，这个等效基底在窄带滤光片主膜的中心波长附近的等效折射率与未镀膜时的空白基底相等。由此，我们可以认为这个等效基底相当于一片新的空白玻璃基底，在等效基底的两侧面分别镀制第一副膜膜堆和第二副膜膜堆，即：在玻璃基底背向主膜膜堆的一侧表面和主膜膜堆背向玻璃基底的一侧表面分别镀制第一副膜膜堆和第二副膜膜堆，技术上就相等于直接在一个玻璃基底的两个侧面上分别直接镀制第一副膜膜堆和第二副膜膜堆一样。由此，实现了极值光控法和晶控法两种膜厚控制法的无损切换，充分利用光控法对窄带滤光片中心波长定位的准确性优点以及晶控法可以镀制任意厚度的复杂膜系的优点，通过在主膜膜堆上镀制副膜膜堆，合理分配玻璃基底两个表面的膜层厚度，避免副膜膜层厚度相对主膜膜层厚度过厚，使得基底两侧的应力基本平衡。

本发明还提供了一种窄带滤光片，通过采用上述窄带可光片镀膜工艺镀制而成。

与现有技术相比，本发明可以合理分配玻璃基底两个表面的膜层厚度，使原先很复杂的副膜膜堆变得简单，从而降低对镀膜设备的硬件要求，使镀膜成本大幅度降低，并避免副膜膜层厚度相对主膜膜层厚度过厚，使得基底两侧的应力基本平衡，避免基片发生变形，保证滤光片成像质量。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为实时例1中主膜膜堆的透过率曲线图；

图3为实施例1中在对主膜膜堆上以晶控法镀制第一副膜膜堆后透过率理论曲线；

图4为实施例1中在玻璃基底两侧面镀制完主膜膜堆和第一、第二副膜膜堆后的完整理论曲线。

各附图标记与部件名称对应关系如下：

1、玻璃基底；2、主膜膜堆；3、第一副膜膜堆；4、第二副膜膜堆。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将结合各张附图对本发明作进一步描述。

实施例1：

以bp850/30产品为例，设计中心波长850nm,带宽30nm,截止深度od4，截止范围200-1200nm。

其制备过程如下：

第一步，设计光控法的主膜膜堆2，使主膜膜堆2与玻璃基底1组合而成的等效基底的折射率在850nm处与玻璃基底1相当。

根据光学薄膜理论，光学多层膜特性计算的特征矩阵为：

nj为第j层薄膜的折射率，dj为第j层薄膜的物理厚度，θj为第j层薄膜中光线的入射角，λ为参考波长，ηj为第j层的薄膜的导纳，ηj＝nj-ikj，当膜层为无吸收薄膜时，kj＝0,所以有ηj＝nj，ηs为玻璃基底的导纳，由于玻璃无吸收，ηs与玻璃基底的折射率相等，k为膜层的层数，紧挨着空气侧的膜层为第1层，紧挨着玻璃基底的膜层为第k层。

为等效导纳，当膜层和基底都是无吸收时，即为等效折射率。通过优化各膜层的参数，最终使y与ηs在参考波长处相等。

经过设计,以下这个膜系能符合所需要求：

玻璃基底/(hl)^12h(lh)^1l(hl)^22h(lh)^2l(hl)^24h(lh)^2l(hl)^24h(lh)^2l(hl)^22h(lh)^2l(hl)^12h(lh)^1l/空气参考波长850nm，h为高折射率材料nb2o5,l为低折射率材料sio2,玻璃基底为k9光学玻璃，2h代表高折射率膜层厚度为2倍的λ/4的光学厚度，其余类推。其主膜透过率曲线图如图2所示。

首先，以光控法在空白玻璃基底的一侧面上镀制主膜膜堆。

接着，以晶体振荡法在主膜膜堆2上镀制1000-1200nm截止但在850nm附近高透的第一副膜3。其具体膜系如下：

其中1～52层为主膜膜堆，其通过用光控法实现，53～82层为截止1000-1200nm的第一副膜膜堆，其用晶控法实现。如附图3所示，用晶控法加镀了一部分副膜以后，窄带滤光片的通带形状与预期的一样，依然保证了中心波长附近的高透特性。

接着，在玻璃基底的另一面用晶体振荡法控制镀制200-750nm截止，850附近高透的第二副膜膜堆，其透过率曲线图如附图4所示。

此时，主膜膜堆2和第一副膜膜堆3的总膜厚为11.8微米，第二副膜膜堆4的总膜厚为10.7微米，玻璃基底1的两侧表面的膜层总厚度基本相当。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书的保护范围为准。