4．2～4．45μm透過中波紅外濾光片及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光學(xué)薄膜技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種4. 2~4. 45 μ m透過中波紅外濾光片， 更具體地是一種在4. 2~4. 45 μπι譜段具有高透過率，同時(shí)在0. 2~4. 05 μπι和4. 6~ 6. 0 μπι譜段寬截止的中波紅外濾光片；及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前遙感探測(cè)系統(tǒng)的空間微型組合濾光片中，亟需一種滿足以下要求的關(guān)鍵濾光 片：（1)在4. 2~4. 45 μ m譜段具有高透過率；（2)在0. 2~4. 05 μ m和4. 6~6. 0 μ m譜 段具有抑制光信號(hào)的作用，以減少信號(hào)噪聲的影響；（3)可在低溫（80K)下使用；（4)基底 尺寸小，基底所有面之間的夾角為直角，不存在倒角，膜層在拼接時(shí)不產(chǎn)生起膜或掉膜等膜 層質(zhì)量問題，以滿足在所述空間微型組合濾光片的拼接要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種4. 2~4. 45 μ m透過中波紅外濾光片，在 4. 2~4. 45 μ m譜段具有高透過率，同時(shí)在0. 2~4. 05 μ m和4. 6~6. 0 μ m譜段寬截止。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：一種4. 2~4. 45 μ m透過中波 紅外濾光片，包括鍺基底，鍺基底的兩側(cè)分別設(shè)有長波通膜系和短波通膜系，該長波通膜系 和該短波通膜系均由交替疊加的鍺膜層和硫化鋅膜層構(gòu)成。
[0005] 進(jìn)一步地，該長波通膜系的結(jié)構(gòu)由第一膜堆、第二膜堆和第三膜堆連接構(gòu)成，第一 膜堆由0. 5個(gè)基本厚度的鍺膜層、1個(gè)基本厚度的硫化鋅膜層和0. 5個(gè)基本厚度的鍺膜層構(gòu) 成；第二膜堆由〇. 37個(gè)基本厚度的鍺膜層、0. 74個(gè)基本厚度的硫化鋅膜層和0. 37個(gè)基本 厚度的鍺膜層構(gòu)成；第三膜堆由〇. 32個(gè)基本厚度的鍺膜層、0. 64個(gè)基本厚度的硫化鋅膜層 和0. 32個(gè)基本厚度的鍺膜層構(gòu)成；該基本厚度為825nm。
[0006] 進(jìn)一步地，該長波通膜系的結(jié)構(gòu)由10個(gè)第一膜堆、6個(gè)第二膜堆和6個(gè)第三膜堆連 接構(gòu)成。
[0007] 進(jìn)一步地，該短波通膜系的結(jié)構(gòu)由第四膜堆構(gòu)成，第四膜堆由0.5個(gè)基本厚度 的鍺膜層、1個(gè)基本厚度的硫化鋅膜層和〇. 5個(gè)基本厚度的鍺膜層構(gòu)成；該基本厚度為 1325nm〇
[0008] 進(jìn)一步地，該短波通膜系的結(jié)構(gòu)由10個(gè)第四膜堆連接構(gòu)成。
[0009] 本發(fā)明還提供了上述紅外濾波片的制備方法，其技術(shù)方案：一種如上述4. 2~ 4. 45 μ m透過中波紅外濾光片的制備方法，包括以下步驟： ⑴將鍺基底安裝到夾具上裝入干凈的真空室，抽真空至3X 10~5Torr ; ⑵將鍺基底加熱到200°C，并保持30min ; ⑶用離子束轟擊清洗15min，離子源工作氣體為氬氣，氣體流量為18SCCm ; ⑷采用離子束輔助的電子槍蒸發(fā)法，在鍺基底的兩側(cè)分別逐層交替沉積長波通膜系和 短波通膜系；其中硫化鋅膜層的沉積速率為2nm/s，鍺膜層的沉積速率為lnm/s，離子源工 作氣體為氬氣，氣體流量為18sccm ; (5)鍺基底自然冷卻至室溫，得到4. 2~4. 45 μ m透過中波紅外濾光片。
[0010] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：在4. 2~4.45 μπι譜段具有多85%的高透 過率，同時(shí)在0. 2~4. 05 μ m和4. 6~6. 0 μ m譜段寬截止，截止區(qū)域內(nèi)平均透過率〈1%，可 大大改進(jìn)改譜段濾光片的通帶以及截止帶的特性，滿足遙感探測(cè)系統(tǒng)的使用要求； 本發(fā)明濾光片采用高折射率的鍺膜層和低折射率的硫化鋅膜層交替疊加組成，膜層數(shù) 較少，膜層厚度能夠滿足在微型基底(長28mmX寬2mmX厚Imm)兩個(gè)表面上的鍍制要求， 所述濾光片滿足空間微型組合濾光片拼接、低溫（80K)下工作等使用要求； 本發(fā)明中波紅外濾光片的制備方法，通過選擇適當(dāng)?shù)闹苽洳牧虾蜅l件可制得本發(fā)明所 述的濾光片。
【附圖說明】
[0011] 圖1為實(shí)施例1中長波通膜系的理論透射光譜圖； 圖2為實(shí)施例1中短波通膜系的理論透射光譜圖； 圖3為實(shí)施例1制得的濾光片的透射光譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，本部分的描述僅是示范性和解釋性，不應(yīng) 對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍有任何的限制作用。
[0013] 實(shí)施例1 一種4. 2~4. 45 μ m透過中波紅外濾光片，所述濾光片包括鍺基底、鍺基底一側(cè)的長波 通膜系和鍺基底一側(cè)的短波通膜系； 其中，所述鍺基底長28mm，寬2mm，厚1mm，優(yōu)選鍺基底的平行度〈30";長波通膜系包括 交替疊加的鍺（Ge)膜層和硫化鋅（ZnS)膜層，中心波長為3300nm，各膜層參數(shù)如表1所示。 其中，層數(shù)為1的膜層為長波通膜系的最外層，層數(shù)為45的膜層沉積在鍺基底上，為長波通 膜系的最內(nèi)層。
[0014] 表1長波通膜系 CN 105137514 A VL 貝
采用MacLeod軟件對(duì)表1中數(shù)據(jù)分析可得長波通膜系的理論透射光譜圖，如圖I所示， 顯示長波通膜系在0. 2~4. 05 μ m譜段寬截止，在4. 2~4. 45 μ m譜段具有高透過率。 [0015] 短波通I旲系包括父替置加的硫化梓I旲層和錯(cuò)I旲層，中 ;L·、波長5300nm，各I旲層參數(shù) 如表2所示，其中，層數(shù)為1的膜層為長波通膜系的最外層，層數(shù)為21的膜層沉積在鍺基底 上，為長波通膜系的最內(nèi)層。
[0016] 表2短波通膜系
采用MacLeod軟件對(duì)表2中數(shù)據(jù)分析可得長波通膜系的理論透射光譜圖，如圖2所示， 顯示長波通膜系在4. 6~6. 0 μ m譜段寬截止，在4. 2~4. 45 μ m譜段具有高透過率。
[0017] 本實(shí)施例所述濾光片采用美國DENTON公司的Intergrity~39全自動(dòng)光學(xué)鍍膜 機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行制備，具體步驟如下： 1、 用吸塵器清除真空室內(nèi)的雜質(zhì)，然后用脫脂紗布蘸無水乙醇擦拭干凈真空室內(nèi)壁； 用無水丙酮對(duì)基底進(jìn)行微波超聲15min，再用無水乙醇對(duì)基底進(jìn)行微波超聲15min，然后用 脫脂棉將基底擦拭干凈，將干凈的基底安裝到夾具上并快速裝入干凈的真空室，抽真空至 3 X 10 ~5Torr ; 2、 將基底加熱到200°C，并保持30min ; 3、 用離子束轟擊清洗15min，離子源工作其他為氬氣，氣體流量為ISsccm，離子源型號(hào) 為霍爾源型的CC105 ; 4、 采用離子束輔助的電子槍蒸發(fā)法，按照表1中的數(shù)據(jù)在基底的一側(cè)逐層交替沉積長 波通膜系中的鍺膜層和硫化鋅膜層；按照表2中的數(shù)據(jù)在基底的另一側(cè)逐層交替沉積短 波通膜系中的硫化鋅膜層和鍺膜層，完成所述膜系的沉積；其中硫化鋅膜層的沉積速率為 2nm/s，鍺膜層的沉積速率為lnm/s，離子源工作氣體為氬氣，氣體流量為ISsccm，離子源型 號(hào)為霍爾源型的CC105,膜層厚度采用Inficon IC/5石英晶體膜厚控制儀監(jiān)控； 5、 基底自然冷卻至室溫，得到一種本發(fā)明所述4. 2~4. 45 μ m透過中波紅外濾光片。
[0018] 對(duì)所述濾光片進(jìn)行如下性能測(cè)試： 采用美國PE公司的Optic frontier低溫紅外光譜測(cè)試系統(tǒng)，在測(cè)試溫度為80K低溫 環(huán)境下，測(cè)得所述濾光片的透射光譜如圖3所示，用UVWINLAB軟件對(duì)圖3中的譜線進(jìn)行計(jì) 算可得，所述濾光片在4. 2~4. 45譜段內(nèi)的平均透過率為80%，在0. 2~4. 05 μ m譜段內(nèi)的 平均透過率為0. 1%，在4. 6~6. 0 μ m譜段內(nèi)的平均透過率為0. 05%。
[0019] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種4. 2~4. 45 y m透過中波紅外濾光片，其特征在于：包括鍺基底，鍺基底的兩側(cè) 分別設(shè)有長波通膜系和短波通膜系，該長波通膜系和該短波通膜系均由交替疊加的鍺膜層 和硫化鋅膜層構(gòu)成。2. 如權(quán)利要求1所述4. 2~4. 45 y m透過中波紅外濾光片，其特征在于：該長波通膜 系的結(jié)構(gòu)由第一膜堆、第二膜堆和第三膜堆連接構(gòu)成，第一膜堆由0.5個(gè)基本厚度的鍺膜 層、1個(gè)基本厚度的硫化鋅膜層和0. 5個(gè)基本厚度的鍺膜層構(gòu)成；第二膜堆由0. 37個(gè)基本 厚度的鍺膜層、〇. 74個(gè)基本厚度的硫化鋅膜層和0. 37個(gè)基本厚度的鍺膜層構(gòu)成；第三膜堆 由0. 32個(gè)基本厚度的鍺膜層、0. 64個(gè)基本厚度的硫化鋅膜層和0. 32個(gè)基本厚度的鍺膜層 構(gòu)成；該基本厚度為825nm。3. 如權(quán)利要求2所述4. 2~4. 45 y m透過中波紅外濾光片，其特征在于：該長波通膜 系的結(jié)構(gòu)由10個(gè)第一膜堆、6個(gè)第二膜堆和6個(gè)第三膜堆連接構(gòu)成。4. 如權(quán)利要求1所述4. 2~4. 45 y m透過中波紅外濾光片，其特征在于：該短波通膜 系的結(jié)構(gòu)由第四膜堆構(gòu)成，第四膜堆由〇. 5個(gè)基本厚度的鍺膜層、1個(gè)基本厚度的硫化鋅膜 層和0. 5個(gè)基本厚度的鍺膜層構(gòu)成；該基本厚度為1325nm。5. 如權(quán)利要求4所述4. 2~4. 45 y m透過中波紅外濾光片，其特征在于：該短波通膜 系的結(jié)構(gòu)由10個(gè)第四膜堆連接構(gòu)成。6. -種如權(quán)利要求1所述4. 2~4. 45 y m透過中波紅外濾光片的制備方法，包括以下 步驟： ⑴將鍺基底安裝到夾具上裝入干凈的真空室，抽真空至3X 10~5Torr ; ⑵將鍺基底加熱到200°C，并保持30min ; ⑶用離子束轟擊清洗15min，離子源工作氣體為氬氣，氣體流量為18SCCm ; ⑷采用離子束輔助的電子槍蒸發(fā)法，在鍺基底的兩側(cè)分別逐層交替沉積長波通膜系和 短波通膜系；其中硫化鋅膜層的沉積速率為2nm/s，鍺膜層的沉積速率為lnm/s，離子源工 作氣體為氬氣，氣體流量為18sccm ; ⑶鍺基底自然冷卻至室溫，得到4. 2~4. 45 ixm透過中波紅外濾光片。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種4.2～4.45μm透過中波紅外濾光片，包括鍺基底，鍺基底的兩側(cè)分別設(shè)有長波通膜系和短波通膜系，該長波通膜系和該短波通膜系均由交替疊加的鍺膜層和硫化鋅膜層構(gòu)成；及其制備方法。該濾光片在4.2～4.5μm透過率高，在0.2～4.05μm和4.6～6.0μm譜段寬截止，膜層數(shù)較少，滿足遙感探測(cè)系統(tǒng)使用要求。
【IPC分類】G02B5/20, C23C14/30, G02B1/10
【公開號(hào)】CN105137514
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510578168
【發(fā)明人】徐嶺茂, 王濟(jì)洲, 董茂進(jìn), 王多書, 李凱朋, 李坤, 李晨, 王超
【申請(qǐng)人】蘭州空間技術(shù)物理研究所
【公開日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年9月11日