[0056] 所述陈列为线阵列、面阵列、中心对称扇形阵列其中的一种。
[0057] 所述子滤波片从以下几类滤波片中选取：（1)法布里-珀罗滤波片；（2)介质薄膜滤 波片；（3)干涉滤波片。
[0058] 阵列中每个子滤波片有效角度调谐范围大小以及所需子滤波片个数，根据目标角 色散率κ大小和总光谱调谐范围λΜη < λ < Amax，按以下步骤确定：
[0059] (1)假设相邻两块子滤波片垂直入射中心波长分别为，其中，< <^+1。
[0060] (2)根据第i + Ι块子滤波片的垂直入射中心波长和滤波片等效折射率ηΡ，获得 其角色散率-调谐角度分布，如下式所示：
[0061]
[0062] (3)结合目标角色散率和第i + Ι块子滤波片角色散率-调谐角度分布，计算其有效 角度调谐范围，所述有效角度调谐范围，能保证阵列中，子滤波片在该调谐范围内的角色散 率均满足|d| 为目标角色散率。公式如下：
[0063] -0max<0<0m (4)
[0064] 其中，
[0065]
[0066]
[0067] (4)根据第i+Ι块子滤波片有效角度调谐范围计算有效波长调谐范围，公式如下：
[0068]
(5)
[0069] (5)判断相邻两块子滤波片的有效波长调谐范围是否存在断点，即是否存在
}的情况，若存在，则减小&的值，返回第⑵步。若不存在，确定第i+1 块子滤波片的垂直入射的中心波长为^^ ;
[0070] (6)重复步骤（1)到(5)直至确定出所有子滤波片的垂直入射中心波长及其对应的 有效角度调谐范围和有效波长调谐范围。
[0071 ] (7)结合各子滤波片的波长调谐范围及所要达到的总光谱调谐范围Amin < λ < λΜΜ， 计算所需子滤波片的数量，计算方法如下：
[0072]
(:6.>
[0073] 其中，Ν为所需子滤波片总数；
[0074] 例如，在一个实施例中，对于膜系等效折射率1^ = 1.8，垂直入射中心波长AQ = 885nm的子滤波片来说，其中心波长-入射角度变化关系如图5所示。当κ = 〇. 015时，根据式 (5)(6)可得有效角度调谐范围为：
[0075] -14.455。 < Θ < 14.455°
[0076] 此时，根据式(1 )，对应的有效波长调谐范围是：
[0077] 876.448nm < λ < 885nm
[0078] 同理，对于κ = 0.015时，nP = 1.8的其他垂直入射中心波长λ〇的子滤波片，对应的有 效角度调谐范围和有效波长调谐范围分别如下表所示：
[0079]表1不同子滤波片角色散率0.015的有效调谐范围
[0080]
[0081]由表可知，当满足同样大小角色散率(κ = 〇.015)的前提下，不同波段的子滤波片 对应的有效角度调谐范围和有效波段范围各不相同。但由于加工限制，滤波片阵列中的每 个子滤波片的角度调谐范围通常加工为相同大小，因此往往不能满足所有波段子滤波片角 色散率的要求。本实施例用子滤波片波段叠加的方法，改善这种因技术限制引起的阵列整 体的角色散率降低。通过波段叠加，每个子滤波片的波段范围并不完全用到，故只需保证每 个子滤波片的有效调谐波段内的角色散率满足限制条件，从而减小加工方面的压力。
[0082]在一个实施例中，阵列加工角度调谐范围为-30°~30°，不满足表1所示的角度范 围限制。为满足角色散率要求U = 0.015)，并实现全波段的覆盖，在该实施例中，阵列中子 滤波片中心波长的选取及波段叠加情况如表2所示：
[0083]表2角度调谐滤波片阵列波段叠加参数设计实施例
[0084]
[0085] 由表2可知，通过波段叠加，能保证有效调谐波段角色散率满足κ = 〇.015的限制条 件。
[0086] 角度调谐滤波片阵列的排布方式有很多种，在本发明的一些实施例中，采取了如 图4所示的一些排布方式。
[0087]图8为光谱范围为885nm至1005nm，角色散率大于等于0.015的滤波片线阵列分布。 图中的数据代表每块子滤波片的中心波长。采用如图8所示的线阵列排布方式，从左至右滤 波片的中心波长依次增加。
[0088] 本实施例还提供一种利用所述的角度调谐滤波片阵列得到规律分布的光谱的方 法，当多色光束以不同角度均匀入射到所述滤波片阵列时，阵列各个子滤波片不同位置对 应光束入射角度不同，根据各子滤波片的角度调谐特性，多色光束与所述滤波片阵列作用 后，其不同位置对应不同波长的透射光线，将空间不同位置与不同波长的光线一一对应，即 得到规律分布的光谱。
[0089] 此外，本实施例提供了一种宽光谱大角色散率角度调谐滤波片阵列的加工方案， 采用逐级光刻的方法，依次对阵列中的各个子滤波片进行加工，每次光刻预留出目标子滤 波片的区域，对其他区域进行涂胶。以表2所示实施例的加工为例，如图7所示，为其加工流 程图，图中的每一列表示对一块子滤波片的加工过程。整个阵列的加工分为以下几个步骤：
[0090] 步骤101.预留出目标子滤波片待光刻区域，并对其他区域进行涂胶；
[0091 ]步骤102.对目标子滤波片进行光刻；
[0092] 步骤103.对光刻成功的阵列进行洗胶；
[0093] 步骤104.选取新的目标子滤波片，回到步骤101重复上述过程直至完成所有子滤 波片的光刻，获得成品。
[0094]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟 悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因 此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成 的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1. 一种角度调谐滤波片阵列，用于增大光谱覆盖范围，其特征在于:若干个调谐范围覆 盖不同波段的子滤波片以阵列的方式组合在一起，每个子滤波片具有一定角度调谐范围， 该范围分为有效角度调谐范围和叠加范围两部分，有效角度调谐范围指每个子滤波片实际 应用的角度调谐范围；叠加范围为每个子滤波片未被利用、且与其他子滤波片存在交叠的 调谐区域，通过波段叠加，每个子滤波片的波段范围并不完全用到，故只需保证每个子滤波 片的有效调谐波段内的角色散率满足需求。2. 根据权利要求1所述的角度调谐滤波片阵列，其特征在于:子滤波片个数根据所需调 谐范围确定，根据目标角色散率范围结合各个子滤波片透过率特性调节子滤波片波段叠加 大小。3. 根据权利要求1所述的角度调谐滤波片阵列，其特征在于:所述陈列为线阵列、面阵 列、中心对称扇形阵列其中的一种。4. 根据权利要求1所述的角度调谐滤波片阵列，其特征在于:所述子滤波片从以下几类 滤波片中选取:（1)法布里-珀罗滤波片；（2)介质薄膜滤波片；（3)干涉滤波片。5. 根据权利要求1所述的角度调谐滤波片阵列，其特征在于:阵列中每个子滤波片有效 角度调谐范围大小以及所需子滤波片个数，根据目标角色散率κ大小和总光谱调谐范围λ ηιη < λ < Amax，按以下步骤确定： (1) 假设相邻两块子滤波片垂直入射中心波长分别为<，，其中，# < ; (2) 根据第i+1块子滤波片的垂直入射中心波长^,和滤波片等效折射率nP，获得其角色 散率-调谐角度分布，如下式所示：(3) 结合目标角色散率和第i + Ι块子滤波片角色散率-调谐角度分布，计算其有效角度 调谐范围，所述有效角度调谐范围，能保证阵列中，子滤波片在该调谐范围内的角色散率均 满足|D| 2κ，κ为目标角色散率;公式如下： -^max 9max 其中，(4) 根据第i+1块子滤波片有效角度调谐范围计算有效波长调谐范围，公式如下：(5) 判断相邻两块子滤波片的有效波长调谐范围是否存在断点，即是否存在的情况，若存在，则减小lf+1的值，返回第(2)步;若不存在，确定第i+1 块子滤波片的垂直入射的中心波长为: (6) 重复步骤（1)到（5)直至确定出所有子滤波片的垂直入射中心波长及其对应的有效 角度调谐范围和有效波长调谐范围； (7) 结合各子滤波片的波长调谐范围及所要达到的总光谱调谐范围ληιη < λ < Amax，计算 所需子滤波片的数量，计算方法如下：6. 根据权利要求1至5任意一项所述的角度调谐滤波片阵列得到规律分布的光谱的方 法，其特征在于：当多色光束以不同角度均匀入射到所述滤波片阵列时，阵列各个子滤波片 不同位置对应光束入射角度不同，根据各子滤波片的角度调谐特性，多色光束与所述滤波 片阵列作用后，其不同位置对应不同波长的透射光线，将空间不同位置与不同波长的光线 一一对应，即得到规律分布的光谱。7. 权利要求1至5任意一项所述的角度调谐滤波片阵列的加工方法，其特征在于采用逐 级光刻的方法，依次对阵列中的各个子滤波片进行加工，每次光刻预留出目标子滤波片的 区域，对其他区域进行涂胶。8. 根据权利要求7所述的角度调谐滤波片阵列的加工方法，其特征在于包含以下步骤： (1) 预留出目标子滤波片待光刻区域，并对其他区域进行涂胶； (2) 对目标子滤波片进行光刻； (3) 对光刻成功的阵列进行洗胶； (4) 选取新的目标子滤波片，回到步骤（1)重复上述过程直至完成所有子滤波片的光 亥1J，获得成品。
【专利摘要】本发明提供一种角度调谐滤波片阵列，用于增大光谱覆盖范围，若干个调谐范围覆盖不同波段的子滤波片以阵列的方式组合在一起，每个子滤波片具有一定角度调谐范围，该范围分为有效角度调谐范围和叠加范围两部分，通过波段叠加，每个子滤波片的波段范围并不完全用到，故只需保证每个子滤波片的有效调谐波段内的角色散率满足需求；本发明还提供利用角度调谐滤波片阵列得到规律分布的光谱的方法及滤波片阵列的加工方法，本发明采用滤波片阵列波段叠加的方式，增大了光谱覆盖范围，且避开滤波片角色散率的极小部分，同时实现了大角色散率和宽调谐光谱范围。
【IPC分类】G02B5/20, G02B27/10
【公开号】CN105676331
【申请号】CN201610180561
【发明人】刘子骥, 何璇, 郑杰, 杨建忠, 郑兴
【申请人】电子科技大学
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年3月24日