一种基于激光通信系统的多波段滤光片的制作方法

本发明涉及一种多波段光学滤光片，用于空间激光通信光学系统中，属于光学器件技术领域。

背景技术：

随着科学技术的飞跃发展，空间光通信技术已成为通信技术的一个重要标志。由于滤光片能够使所需相关波段的光高透射或高反射，因此在空间通信系统中起着重要的作用。本专利是以石英作为基底材料，以、、、作为镀膜材料，采用电子束蒸发真空镀膜技术，通过控制充氧量、电子枪束流、蒸发速率、基底温度、离子辅助淀积等工艺参数实现相关波长的高透射或高反射。

技术实现要素：

本发明为用于空间激光通信的多波段光学滤光片,本发明其技术效果在于，采用一个滤光片构成一个光学系统窗口，同时实现532nm、1064nm、1550nm波长的高透射和808nm波长的高反射。具体要求为：当来自光源的光以小于或等于10°入射到滤光片上，532nm波长的透射率大于95%，1064nm波长的透射率大于95%，1550nm波长的透射率大于95%，808nm波长的反射率大于99%。

滤光片包括石英基底及附着于基底上的光学薄膜，其特征在于，位于石英基底入射一侧的光学膜系结构为G|(0.2LH0.2L)^P|Air，所述光学膜系中的H层为层、L层为 层，其中P是（0.2LH0.2L）的周期数;位于石英基底出射一侧的光学膜系结构为G|HLHLHL|Air，膜系中的H为层、L层为层。

本发明采用综合优化的方法对基础膜系进行优化设计，设计结果如图1所示，图中曲线分别为垂直入射时透射率设计光谱曲线和入射角为10°时透射率设计光谱曲线；在薄膜制备过程中采用石英晶体监控；通过优化离子源参数提高膜层牢固度，使膜层更致密，满足对滤光片表面P-V值的严格要求。

附图说明

图1是多波段光学滤光片在垂直入射和入射角为10°时设计光谱曲线图。图2是多波段滤光片中单面只镀滤光膜的测试光谱曲线图。图3是多波段滤光片中单面只镀增透膜的测试光谱曲线图。图4是多波段光学滤光片在垂直入射时测试光谱曲线图，亦作为摘要附图。图5是滤光片上镀滤光膜表面p-v值测试曲线。图6是滤光片上镀增透膜表面p-v值测试曲线。

具体实施方式

用于空间激光通信的多波段光学滤光片的具体实施方式如下。该滤光片包括石英基底及附着于基底上的光学薄膜。玻璃基底为圆形石英基底，直径48mm，厚度8mm，在强激光照射或者滤光片受热的情况下，热膨胀系数小，产生的形变量也较小，从而能够满足空间激光通信光学系统对滤光片表面P-V值的严格要求。

在石英基底入射一侧的光学膜系结构为G|（0.2LH0.2L）^P|Air，所述光学膜系中的H层为层、L层为 层，P是（0.2LH0.2L）的周期数。通过优化设计后，石英基底入射一侧的光学膜系具体结构为G|0.8404H/0.3198L/0.6982H/0.8056L/0.2813H/0.9861L/0.7587H/0.8078L/0.3794H/0.7502L/0.6621H/0.5006L/0.8208H/0.5195L/0.8904H/0.2401L/0.7669H/1.2059L|Air时，其膜层总厚度为2.128。在石英基底上单侧镀滤光膜（另一侧没镀薄膜）的前提下，测得532nm波长的透过率大于96%，1064nm波长的透过率大于96%，1550nm波长的透过率大于96%，808nm波长的反射率大于99%，见图2所示。

在石英基底出射一侧附着有增透光学薄膜，该膜系初始结构为|HLHLHL|，其中H层为层,L层为层。通过优化设计后，具体光学膜系结构为G|1.7226H/0.5823L/1.8372H/1.3416L/0.5002H/4.8934L|Air,其膜层总厚度为0.95。在石英基底上单侧镀增透膜（另一侧没镀薄膜）的前提下，测得532nm波长的透射率大于95.5% ，1064nm波长的透射率大于95.5%，1550nm波长的透射率大于95.5%，见图3所示。

经过两侧薄膜的共同作用，该滤光片在532nm波长的透过率大于98.5%,1064nm波长的透过率大于98.5%,1550nm波长的透过率大于98.5%，808nm波长的反射率大于99.5% ，见图4所示。滤光片表面P-V值小于0.3，均方根值小于0.05，见图5、6所示；工作温度075 ℃；波长温度飘移特性小于0.01 nm/℃。