一种膜系结构及其制作方法与流程

本发明实施例涉及光学薄膜，尤其涉及一种膜系结构及其制作方法。

背景技术：

1、随着科技的日新月异，光学薄膜在民用和军用等领域的应用越来越广泛；与此同时，市场对光学薄膜产品性能的要求也越来越高，如何高效低成本地制备光学薄膜元件成为一个重要课题。

2、在光学薄膜制备中，薄膜元件的均匀性和制备薄膜元件的厚度匹配是非常重要的性能参数。光学薄膜种类较多，常规薄膜有长波通、短波通、高反膜和增透膜等，当高折射率和低折射率材料的厚度不是1：1匹配时，光谱本身不会有太大差异。在这种情况下，使用常规的修正方法完全可以制备出合格产品。但是，对于一些精度比较高的薄膜，比如高陡度的edge filter、高陡度的cwdm和lan-wdm等膜系，尤其cwdm和lan-wdm等，该类薄膜元件均匀性的优劣和高低折射率材料的膜厚匹配，直接关系到薄膜元件的良品率。

3、常规的膜厚修正方法，主要是通过分别制作掩膜板的方法来分别修正高低折射率材料的膜厚均匀性和膜厚配比。但该方法存在很大不足，其一，高低折射率材料不能有效匹配膜厚配比；其二，膜厚均匀性精度不能满足高精度薄膜的制备。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种膜系结构及其制作方法，以实现在修正膜厚均匀性的同时，可以修正高折射率材料和低折射率材料的光学厚度相对比例的准确性。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种膜系结构，所述膜系结构为：

3、sub|((hl)^a(2h)^b(lh)^c(2l)^d)^e(hl)^a(2h)^b(lh)^c fl|air；

4、其中，sub为基板，air为出射介质空气，h为1/4中心波长光学厚度的高折射率材料，l为1/4中心波长光学厚度的低折射率材料，a、b、c、d、e、f均为正整数；

5、其中，(hl)^a表示依次沉积h膜层和l膜层并重复a次；(2h)^b表示依次沉积h膜层和h膜层并重复b次；(lh)^c表示依次沉积l膜层和h膜层并重复c次；(2l)^d表示依次沉积l膜层和l膜层并重复d次；((hl)^a(2h)^b(lh)^c(2l)^d)^e表示膜堆(hl)^a(2h)^b(lh)^c(2l)^d重复e次；fl表示l膜层重复f次。

6、可选地，1≤a≤5，1≤c≤5。

7、可选地，1≤b≤2，1≤d≤2，1≤e≤2，1≤f≤2。

8、可选地，所述高折射率材料为ta2o5、tio2、hfo2、zro2、硫化物和硒化物中的任一种。

9、可选地，所述低折射率材料为sio2、al2o3和mgf2中的任一种。

10、可选地，所述基板为石英基板，所述高折射率材料为ta2o5，所述低折射率材料为sio2。

11、可选地，a＝5，b＝2，c＝5，d＝3，e＝1，f＝1。

12、可选地，所述中心波长为1310nm。

13、第二方面，本发明实施例提供了一种膜系结构的制作方法，包括：

14、提供基板；

15、按照所述膜系结构，采用物理气相沉积方式依次生长高折射率材料和低折射率材料；

16、其中，所述膜系结构为：

17、sub|((hl)^a(2h)^b(lh)^c(2l)^d)^e(hl)^a(2h)^b(lh)^c fl|air；

18、其中，sub为所述基板，air为出射介质空气，h为1/4中心波长光学厚度的高折射率材料，l为1/4中心波长光学厚度的低折射率材料，a、b、c、d、e、f均为正整数；

19、其中，(hl)^a表示依次沉积h膜层和l膜层并重复a次；(2h)^b表示依次沉积h膜层和h膜层并重复b次；(lh)^c表示依次沉积l膜层和h膜层并重复c次；(2l)^d表示依次沉积l膜层和l膜层并重复d次；((hl)^a(2h)^b(lh)^c(2l)^d)^e表示膜堆(hl)^a(2h)^b(lh)^c(2l)^d重复e次；fl表示l膜层重复f次。

20、可选地，按照所述膜系结构，采用物理气相沉积方式依次生长高折射率材料和低折射率材料，包括：

21、按照所述膜系结构，采用物理气相沉积方式依次生长高折射率材料和低折射率材料，根据所述中心波长两侧透射峰对应波长与所述中心波长之间的带宽，判断高折射率材料和低折射率材料厚度相对配比系数，并在高折射率材料和低折射率材料的光学厚度比偏离1:1时，修正高折射率材料和低折射率材料相对厚度配比。

22、本发明实施例的技术方案，通过制作膜系结构为：sub|((hl)^a(2h)^b(lh)^c(2l)^d)^e(hl)^a(2h)^b(lh)^c fl|air，使得膜系结构在参考光谱特征峰波长对膜层材料厚度配比时较为敏感，并且此膜系结构的光谱特征峰对材料的非均质性不敏感。另外，此膜系结构为规整结构，制作方式简单，在修正膜厚均匀性的同时，还可以高效地判断和修正高低折射率材料的膜厚配比分布，保证了高折射率材料和低折射率材料光学厚度相对比例的准确性，尤其适用于cwdm和lan-wdm等高精度薄膜元件。

技术特征：

1.一种膜系结构，其特征在于，所述膜系结构为：

2.根据权利要求1所述的膜系结构，其特征在于，1≤a≤5，1≤c≤5。

3.根据权利要求1所述的膜系结构，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的膜系结构，其特征在于，所述高折射率材料为ta2o5、tio2、hfo2、zro2、硫化物和硒化物中的任一种。

5.根据权利要求1所述的膜系结构，其特征在于，所述低折射率材料为sio2、al2o3和mgf2中的任一种。

6.根据权利要求1所述的膜系结构，其特征在于，所述基板为石英基板，所述高折射率材料为ta2o5，所述低折射率材料为sio2。

7.根据权利要求6所述的膜系结构，其特征在于，a＝5，b＝2，c＝5，d＝3，e＝1，f＝1。

8.一种膜系结构的制作方法，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于，按照所述膜系结构，采用物理气相沉积方式依次生长高折射率材料和低折射率材料，根据所述中心波长两侧透射峰对应波长与所述中心波长之间的带宽，判断高折射率材料和低折射率材料厚度相对配比系数，并在高折射率材料和低折射率材料的光学厚度比偏离1:1时，修正高折射率材料和低折射率材料相对厚度配比。

技术总结
本发明公开了一种膜系结构及其制作方法。该膜系结构为：Sub|((HL)^a(2H)^b(LH)^c(2L)^d)^e(HL)^a(2H)^b(LH)^c fL|Air；其中，Sub为基板，Air为出射介质空气，H为1/4中心波长光学厚度的高折射率材料，L为1/4中心波长光学厚度的低折射率材料，a、b、c、d、e、f均为正整数；其中，(HL)^a表示依次沉积H膜层和L膜层并重复a次；(2H)^b表示依次沉积H膜层和H膜层并重复b次；(LH)^c表示依次沉积L膜层和H膜层并重复c次；(2L)^d表示依次沉积L膜层和L膜层并重复d次；((HL)^a(2H)^b(LH)^c(2L)^d)^e表示膜堆(HL)^a(2H)^b(LH)^c(2L)^d重复e次；fL表示L膜层重复f次。本发明实施例的技术方案能够在修正膜厚均匀性的同时，还可以用来修正高低折射率材料的光学厚度相对比例，具有准确和高效的特点。

技术研发人员：李卫涛
受保护的技术使用者：光驰科技（上海）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16