一种像元级多通道法珀滤光片中光谱通道的制备方法与流程

本发明涉及光学薄膜技术的领域，尤其是涉及一种像元级多通道法珀滤光片中光谱通道的制备方法。

背景技术：

1、以分光技术为核心的成像光谱仪将成像技术和光谱技术结合在一起，不仅能够对探测目标进行成像，同时还能够获取其丰富的光谱信息，在精准农业林业监控、环境监控、自然灾害评估、矿物勘探、生物医学检测、安防监控以及军事目标预警、识别等领域正在得到广泛而深入的应用。目前成像光谱仪往往以航空、航天以及无人机载荷形式进行遥感工作，其体积、重量十分关键，特别是作为航天载荷，难以压缩的体积和重量极大的增加了其发射成本。因此成像光谱仪的小型化、轻量化研究具有十分迫切的需求。

2、像元级多通道滤光片是一种具有多个光谱通道的滤光片，它具有高度像元级化的分光功能，能够极大的优化成像光谱仪分光系统的结构，将其作为分光元件用于成像光谱仪中，能够实现成像光谱仪的小型化、轻量化。因此像元级多通道滤光片在小型化、轻量化成像光谱仪方面具有非常重要的地位。像元级多通道滤光片与传统的滤光片不同，其通道尺寸在微米量级(5-30微米)，一般采用多次或者组合曝光与薄膜刻蚀相结合的方法制备像元级大小并且具有不同厚度的中间腔层，以实现像元级滤光片的光谱通道峰位调控。采用此方法制备像元级多通道滤光片时，光谱通道个数强烈依赖于套刻工艺的次数。例如制备16通道的像元级滤光片时，采用多次曝光、刻蚀方法至少需要16次套刻，采用组合曝光、刻蚀方法也至少需要4次。通道数断续增加时，所需要的曝光、刻蚀次数更多，它使得像元级多通道滤光片的制造过程过于复杂，容易引入污染，增加光刻对准误差，这样不可避免地增加了其制造成本、降低了产品的光学性能和成品率。

技术实现思路

1、为了简化像元级多通道滤光片的制造工艺流程，降低产品制造成本，提高其光学性能和成品率，本申请提供一种像元级多通道法珀滤光片中光谱通道的制备方法。

2、本申请提供的一种像元级多通道法珀滤光片中光谱通道的制备方法采用如下的技术方案：

3、一种像元级多通道法珀滤光片中光谱通道的制备方法，所述像元级多通道法珀滤光片包括像元级尺寸的多个光谱通道，每个光谱通道从下至上依次由反射板一、中间腔层、反射板二的法珀腔式结构组成，所述光谱通道的制备方法包括：

4、s1：利用薄膜制备技术在基底上镀制由高折射率、低折射率薄膜交替组成反射板一；

5、s2：在所述反射板一的上表面旋涂负性光刻胶形成样品一，所述负性光刻胶形成中间腔层；

6、s3：将所述样品一放在热板上进行烘烤后形成样品二，烘烤温度为80-120度，烘烤时间为1-5分钟；

7、s4：采用激光直写的方法对所述样品二中的中间腔层进行台阶式曝光形成样品三；

8、s5：将所述样品三放在热板上进行烘烤后形成样品四，烘烤温度为80-120度，烘烤时间为1-5分钟；

9、s6：将所述样品四放入显影液中进行光刻胶显影形成样品五，显影时间为0.5-3分钟，以去除所述样品四的中间腔层中未曝光的负性光刻胶；

10、s7：在所述样品五的中间腔层上镀制与s1中所述反射板一完全对称的由高折射率、低折射率薄膜交替组成的反射板二，结合s1-s7整体形成单个光谱通道。

11、优选的，所述薄膜制备技术包括离子束辅助的电子束蒸发技术、磁控溅射技术、离子束溅射技术、等离子体增强化学气相沉积技术等。

12、优选的，所述反射板一和反射板二在工作谱段的反射率均大于90％，其中高折射率材料包括tio2、ta2o5、hfo2、si、ge、znse等，低折射率材料包括sio2、al2o3、mgf2、yf3、ybf3等。

13、优选的，所述中间腔层中的负性光刻胶采用su-8型号的负性胶，其厚度变化范围为100纳米-1500纳米，旋涂速率为2000-5000转/分，光刻胶厚度为300纳米-1000纳米。

14、优选的，所述激光直写中的激光波长优选405纳米，所述台阶式曝光中每个台阶单元为5-30微米尺寸的正方形，曝光剂量从10-100mj/cm2台阶式递增，台阶数量为8-100个，其排列方式为阵列式周期排列。

15、优选的，所述s6中负性光刻胶的去除量依赖于所述s4中激光直写的曝光剂量，曝光剂量大的地方，负性光刻胶的去除量小，余下的负性光刻胶较厚；反之，曝光剂量小的地方，负性光刻胶的去除量大，余下的负性光刻胶较薄，根据曝光剂量大小可以形成像元级大小、不同厚度且阵列式周期排列的负性光刻胶层，以作为光谱通道的中间腔层。

16、综上所述，本申请包括以下有益技术效果：

17、本发明提供的一种像元级多通道法珀滤光片中光谱通道的制备方法，利用旋涂稳定性好、透明度高的负性光刻胶作为中间腔层，然后只需要采用激光直写的方法对旋涂的负性光刻胶进行一次性台阶式曝光，即可形成像元级大小、不同厚度且阵列式周期排列的中间腔层，实现对像元级滤光片多个光谱通道的峰位调控，从而达到了简化像元级多通道滤光片的制造工艺流程，降低产品制造成本，提高其光学性能和成品率的效果。

技术特征：

1.一种像元级多通道法珀滤光片中光谱通道的制备方法，所述像元级多通道法珀滤光片包括像元级尺寸的多个光谱通道，每个光谱通道从下至上依次由反射板一、中间腔层、反射板二的法珀腔式结构组成，其特征在于：所述光谱通道的制备方法包括：

2.根据权利要求1所述的一种像元级多通道法珀滤光片中光谱通道的制备方法，其特征在于：所述薄膜制备技术包括离子束辅助的电子束蒸发技术、磁控溅射技术、离子束溅射技术、等离子体增强化学气相沉积技术等。

3.根据权利要求1所述的一种像元级多通道法珀滤光片中光谱通道的制备方法，其特征在于：所述反射板一和反射板二在工作谱段的反射率均大于90％，其中高折射率材料包括tio2、ta2o5、hfo2、si、ge、znse等，低折射率材料包括sio2、al2o3、mgf2、yf3、ybf3等。

4.根据权利要求1所述的一种像元级多通道法珀滤光片中光谱通道的制备方法，其特征在于：所述中间腔层中的负性光刻胶采用su-8型号的负性胶，其厚度变化范围为100纳米-1500纳米，旋涂速率为2000-5000转/分，光刻胶厚度为300纳米-1000纳米。

5.根据权利要求1所述的一种像元级多通道法珀滤光片中光谱通道的制备方法，其特征在于：所述激光直写中的激光波长优选405纳米，所述台阶式曝光中每个台阶单元为5-30微米尺寸的正方形，曝光剂量从10-100mj/cm2台阶式递增，台阶数量为8-100个，其排列方式为阵列式周期排列。

6.根据权利要求1所述的一种像元级多通道法珀滤光片中光谱通道的制备方法，其特征在于：所述s6中负性光刻胶的去除量依赖于所述s4中激光直写的曝光剂量，曝光剂量大的地方，负性光刻胶的去除量小，余下的负性光刻胶较厚；反之，曝光剂量小的地方，负性光刻胶的去除量大，余下的负性光刻胶较薄，根据曝光剂量大小可以形成像元级大小、不同厚度且阵列式周期排列的负性光刻胶层，以作为光谱通道的中间腔层。

技术总结
本申请涉及光学薄膜技术的领域，尤其涉及一种像元级多通道法珀滤光片中光谱通道的制备方法，光谱通道的制备方法包括：利用薄膜制备技术在基底上镀制由高、低折射率薄膜交替组成反射板一；在反射板一上旋涂负性光刻胶形成样品一，负性光刻胶形成中间腔层；将样品一放在热板上进行烘烤后形成样品二，采用激光直写的方法对样品二进行台阶式曝光形成样品三；样品三放在热板上进行烘烤后形成样品四；样品四放入显影液中进行光刻胶显影形成样品五；样品五的中间腔层上镀制与反射板一完全对称的由高、低折射率薄膜交替组成的反射板二。本申请具有简化像元级多通道滤光片的制造工艺流程，降低产品制造成本，提高其光学性能和成品率的作用。

技术研发人员：张卓,杨飞
受保护的技术使用者：无锡谱视界科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19