基于介电弹性体的可见光动态可调谐高光谱分辨率滤光片

本发明属于滤光片，特别涉及基于介电弹性体的可见光动态可调谐高光谱分辨率滤光片滤光片结构。

背景技术：

1、彩色滤光片是一种光学器件，在光谱仪器、成像传感器和显示器等许多工业领域发挥着重要作用。这些领域中使用的许多光学系统的精度和灵敏度主要由这种光学器件决定。

2、一般来说，光学滤光片有两种类型：反射滤光片和透射滤光片。通常，反射滤光片由完美吸收器实现，其过滤的波长被完全吸收。相反，透射式滤光片的滤光功能是通过允许所需波长通过而获得的。与反射滤光片相比，透射滤光片更适合用于显示器、电荷耦合器件和高光谱成像。

3、对于透射滤光片，如果想要一个具有高精度和分辨率的滤光片，那么品质因数或透射光谱最大值一半的全宽(fwhm)是一个主要特征。此外，滤光片的透射率也是应考虑的重要特性。这是因为较高的透射率意味着更好的入射光能量利用，这将有利于减少功率耗散并在使用这些滤光片的光学系统中获得高强度的信号。

4、从经典的rgb拜耳滤光片到多/高光谱集成彩色滤光片阵列(cfas)，滤光片型光谱仪已经成为遥感光谱成像的关键技术。它们使体积庞大的光谱仪小型化，成为小巧便携的设备。

5、此外，可调谐滤光片型光谱仪，通常采用液晶作为可调谐材料，但是由于液晶材料本身的限制，可调范围不够宽，颜色不够纯净，从而限制了光谱仪的空间分辨率。

技术实现思路

1、本发明是针对现在可调谐滤光片的可调范围不够，结构复杂庞大，滤出光颜色纯度低的问题，提出了基于介电弹性体的可见光动态可调谐高光谱分辨率滤光片滤光片结构。

2、为了达到以上目的，本发明提供如下技术方案：

3、基于介电弹性体的可见光动态可调谐高光谱分辨率滤光片滤光片，包括石英衬底、一维光子晶体、缺陷层、带通层以及ito层。

4、所述石英衬底位于最底层；两个轴对称的一维光子晶体位于石英衬底上层，对称轴为两个一维光子晶体之间的缺陷层；带通层位于最上层；ito层对称地贴在两个一维光子晶体两侧。

5、一维光子晶体结构为[ba]nc[ab]n，其中n代表缺陷层两侧的光子晶体周期数量，n取3；组成光子晶体[ab]的材料分别为高折射率材料层和低折射率材料层，c表示缺陷层。

6、作为优选，所述缺陷层c的材料为介电弹性体(dielectric elastomer)，厚度为120nm。

7、作为优选，所述的衬底的材料为石英。

8、作为优选，所述的带通层为介质材料tio2和sio2周期交替层叠4次形成，其中tio2厚度d1为96nm，sio2厚度d2为106nm。

9、作为优选，所述高折射率材料a为gap，厚度d4为38nm。

10、作为优选，所述低折射率材料b为sio2，厚度d3为98nm。

11、作为优选，所述ito层材料为氧化锡铟，厚度为120nm。

12、本发明具有以下有益效果：

13、利用介电弹性体de材料的电控形变特性和光子晶体相结合制成的一种可见光波段动态可调谐高光谱分辨率滤光片，结构简单，具有高的峰值透射率和窄带光谱，可调范围广，滤色纯度高，快速调谐波长；在光谱成像、光学探测、光学测量及生物医学等领域有应用前景。

技术特征：

1.基于介电弹性体的可见光动态可调谐高光谱分辨率滤光片，其特征在于，包括石英衬底、一维光子晶体、缺陷层、带通层以及ito层；所述石英衬底位于最底层；两个轴对称的一维光子晶体位于石英衬底上层，对称轴为两个一维光子晶体之间的缺陷层；带通层位于最上层；ito层对称地贴在两个一维光子晶体两侧。

2.根据权利要求1所述的基于介电弹性体的可见光动态可调谐高光谱分辨率滤光片，其特征在于，所述一维光子晶体结构为[ba]nc[ab]n，其中n代表缺陷层两侧的光子晶体周期数量，n取3；组成光子晶体[ab]的材料分别为高折射率材料层和低折射率材料层，c表示缺陷层。

3.根据权利要求2所述的基于介电弹性体的可见光动态可调谐高光谱分辨率滤光片，其特征在于，所述缺陷层c的材料为介电弹性体，厚度为120nm。

4.根据权利要求3所述的基于介电弹性体的可见光动态可调谐高光谱分辨率滤光片，其特征在于，所述的带通层为介质材料tio2和sio2周期交替层叠4次形成，其中tio2厚度d1为96nm，sio2厚度d2为106nm。

5.根据权利要求4所述的基于介电弹性体的可见光动态可调谐高光谱分辨率滤光片，其特征在于，所述高折射率材料a为gap，厚度d4为38nm。

6.根据权利要求5所述的基于介电弹性体的可见光动态可调谐高光谱分辨率滤光片，其特征在于，所述低折射率材料b为sio2，厚度d3为98nm。

7.根据权利要求6所述的基于介电弹性体的可见光动态可调谐高光谱分辨率滤光片，其特征在于，所述ito层材料为氧化锡铟，厚度为120nm。

技术总结
本发明公开了基于介电弹性体的可见光动态可调谐高光谱分辨率滤光片，属于滤光片技术领域，该滤光片包括石英衬底、一维光子晶体、缺陷层、带通层以及ITO层。石英衬底位于最底层；两个轴对称的一维光子晶体位于石英衬底上层，对称轴为两个一维光子晶体之间的缺陷层；带通层位于最上层；ITO层对称地贴在两个一维光子晶体两侧。本发明结构简单，具有高的峰值透射率和窄带光谱，可调范围广，滤色纯度高，快速调谐波长。

技术研发人员：熊磊,张钰,逯鑫淼,公晓丽,张辉朝,袁友芬,张朝晖,向广明
受保护的技术使用者：杭州电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21