光學(xué)薄膜技術(shù)第二章課件-資料下載頁(yè)
2025-07-30 05:24本頁(yè)面
【正文】 光束在膜面上的入射角。176。，再結(jié)合其他減偏手段，可以得到低色偏的棱鏡分光元件。彩色擴(kuò)印機(jī)及彩色放大機(jī)的彩色頭中使用的分光元件是在入射角為0176。時(shí)使用的，右下圖給出了一套紅綠藍(lán)三原色濾光片的設(shè)計(jì)光譜特性。五、帶通濾光片 p46 帶通濾光片是指在一定的波段內(nèi)，只有中間一小段 是高透射率的通帶，而在通帶的兩側(cè)是高反射率的截止帶。 濾光片的主要參數(shù)：λ0 ——中心波長(zhǎng)或稱峰值波長(zhǎng)；Tmax——中心波長(zhǎng)透射率，也即峰值透射率；2△λ——透過率為峰值透過率一半的波長(zhǎng)寬度，也稱通帶半寬度，有時(shí)也用2△λ/λ0表示相對(duì)半寬度。圖246帶通濾光片有兩種形式:由一個(gè)長(zhǎng)波通膜系和一個(gè)短波通膜系的重疊通帶波段形成帶通濾光片的通帶。光譜特性：較寬的截止帶；較深的截止深度；但通帶不夠窄；常用于寬帶通濾光片。但那些相對(duì)半寬度小于l5%或更窄的干涉濾光片上述的方法就做不到了，它們需要用其它原理設(shè)計(jì)。法布里—珀珞干涉儀形式的濾光膜系 光譜特性：很窄的通帶；較窄的截止帶；截止深度不深；大多數(shù)情況下需要配合使用截止濾光片來拓寬截止帶和增加截止深度。最簡(jiǎn)單的薄膜窄帶濾光片是根據(jù)法布里—珀珞多光束干涉儀制成的，法布里珀珞干涉儀是由兩塊相同的、間距為d的平行反射板組成，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)具可以代換成一個(gè)薄膜組合。圖245現(xiàn)在將它們代換成薄膜的組合：兩個(gè)金屬反射層夾一個(gè)介質(zhì)層，介質(zhì)層取代間距d的位置，稱為間隔層。這種代換有兩點(diǎn)不同：第一，濾光片的全部膜層（包括二個(gè)反射膜）是鍍?cè)谕换Ａ系?，所以濾光片的各層膜是基片面型的臨摹品，因此F—P干涉濾光片中基片面型一般不會(huì)影響濾光片的光學(xué)性能，但我們知道，在F—P標(biāo)準(zhǔn)具中，兩反射板的面型不同是會(huì)嚴(yán)重影響標(biāo)準(zhǔn)具的光學(xué)性能的。第二，濾光片的間隔層是折射率大于1的介質(zhì)膜，標(biāo)準(zhǔn)具的間隔層是折射率等于1的空氣。而且標(biāo)準(zhǔn)具的間隔d不容易做得很小，因此標(biāo)準(zhǔn)具一般是高干涉級(jí)次的，而濾光片則可以把間隔層做到一級(jí)次干涉。F—P干涉濾光片的反射膜可以是金屬膜，我們稱它為金屬—介質(zhì)F—P干涉濾光片；反射膜也可以是全介質(zhì)膜，稱之為全介質(zhì)F—P干涉濾光片。F—P濾光片的特性RRTT2分別表示兩反射板的反射率和透射率，φφ2為反射板的反射相移，δ為間隔層的位相厚度。 通帶半寬度：公式210相對(duì)半寬度：公式211峰值透過率：公式212①當(dāng)反射膜沒有吸收、散射損失而且反射膜完全對(duì)稱時(shí)，即T1=T2=1R1=1R2，R1=R2時(shí)，Tmax=1；②當(dāng)兩個(gè)反射膜完全對(duì)稱，且有散射、吸收存在時(shí)：峰值透過率公式213R1T1A12分別表示兩反射膜的反射率、透射率和吸收率。兩個(gè)反射膜的不對(duì)稱性對(duì)峰值透過率的影響：公式215兩個(gè)反射膜不對(duì)稱的F—P濾光片的峰值透過率圖：圖247兩個(gè)反射膜的不對(duì)稱性影響F—P濾光片的峰值透過率，但是極不敏感。甚至在兩個(gè)反射膜的透射率相差兩倍時(shí)，峰值透過率仍然還有75%。討論：在實(shí)際上存在吸收、散射的情況下，反射膜的透射率愈低，吸收、散射愈大，則峰值透射率愈低。例如T12＝,A12=,Tmax＝50%左右。，則Tmax降至30%左右。這足以說明法布里—珀珞濾光片對(duì)膜層的吸收、散射損失是極其敏感的。 對(duì)于金屬—介質(zhì)F—P干涉濾光片，由于金屬反射膜的固有吸收，這種濾光片的峰值反射率不可能做得太高，一般以35%～40%為宜。金屬—介質(zhì)F—P濾光片中最好的金屬反射膜通常采用鋁膜和銀膜。這種濾光片的相對(duì)半寬度常取1～8%，可見光區(qū)應(yīng)用的濾光片半寬度控制在5～10nm，峰值透過率30～40%；若要求半寬度比較窄，峰值透射率可控制在20%；若要求一個(gè)較深的抑制帶，可以考慮把兩個(gè)同樣的濾光片膠合起來，在紫外區(qū)常常這樣做。上圖給出了這種類型的許多濾光片的透射率的實(shí)測(cè)曲線。其中曲線6是兩塊濾光片膠合后的測(cè)量曲線，其余均為單塊濾光片的測(cè)量曲線。制備金屬一介質(zhì)F—P濾光片并不困難，主要應(yīng)該盡快地把金屬蒸鍍到冷基片上。監(jiān)控膜層可以用三塊比較片，每塊監(jiān)控一層膜。蒸鍍之后膜層應(yīng)盡快地與蓋片玻璃膠合，并注意用環(huán)氧樹脂膠封邊，以防水氣的侵害。在短于波長(zhǎng)300nm的紫外區(qū)，有少數(shù)幾種適用的膠合劑，而在波長(zhǎng)200nm以下一種也沒有，因而濾光片不能膠以蓋片。這時(shí)可用一層極薄的氧化鎂來保護(hù)最外面的金屬膜，選定這層膜的厚度，使它成為金屬膜的減反射膜。也有人在蓋片玻璃與膜之間加一個(gè)墊圈，外面用環(huán)氧膠封邊，在蓋片玻璃與膜之間留一個(gè)小的空氣層來解決沒有適用膠合劑的問題。由P60式（），濾光片通帶的半寬度取決于干涉級(jí)次和反射膜的反射率。 干涉級(jí)次越高（即間隔層愈厚），反射膜的反射率愈高，則半寬度愈小，濾光片透射光的單色性愈好。全介質(zhì)法布里珀珞濾光片由于金屬膜吸收比較大，限制了濾光片性能的進(jìn)一步提高，所以如果用λ／4全介質(zhì)反射膜系取代金屬反射膜，則可以大大提高FP濾光片的性能。對(duì)于高折射率間隔層，半寬度2△λ公式219對(duì)于低折射率間隔層，半寬度2△λ公式220由于全介質(zhì)多層反射膜只在有限的區(qū)域是有效的，因此濾光片透射率峰值的兩邊會(huì)出現(xiàn)旁通帶。在大多數(shù)應(yīng)用中，必須將它們抑制掉。短波旁通帶只要在濾光片上疊加一塊長(zhǎng)波通吸收玻璃濾光片很容易去掉。但是不容易得到短波通吸收濾光片，有些短波通吸收濾光片雖然能抑制長(zhǎng)波旁通帶，但短波方面的透射率太低，大大降低了整個(gè)濾光片的峰值透射率。法布里珀珞濾光片的應(yīng)用長(zhǎng)期以來，法布里一珀珞干涉型膜系作為獲得窄帶通濾光片的惟一途徑，在光學(xué)波段得到了廣泛的應(yīng)用。特別是近幾年光纖通信DWDM技術(shù)中，采用法布里一珀珞干涉型光學(xué)超窄帶濾光片擴(kuò)展單根光纖的信道容量，使光學(xué)超窄帶濾光片的應(yīng)用和制造技術(shù)水平上升到一個(gè)絕無僅有的顛峰狀態(tài)。寬帶通濾光片在光學(xué)工程中，并不是所有需要帶通濾光片的地方都希望通帶越窄越好，還有一部分需要是寬帶通濾光片。即，在有些光學(xué)系統(tǒng)中需要在限定的某一波段是高透過率，兩邊是高抑制的截止區(qū)。具有較寬透射帶的濾光片，通?？梢杂枚滩ㄍê烷L(zhǎng)波通濾光片組合而成。截止濾光片膜系可以鍍?cè)诜至⒌幕咨?，若干不同截止波長(zhǎng)的截止濾光片組成一套具有不同半寬度和峰值波長(zhǎng)的寬帶濾光片。但是這樣組成的寬帶濾光片，不適用于成像系統(tǒng)，因?yàn)槟は抵g的多次反射會(huì)造成雙像。為消除雙像，必須把整個(gè)薄膜濾光片都鍍?cè)诨椎耐粋?cè)。P83應(yīng)用：強(qiáng)光防護(hù)用誘導(dǎo)濾光片
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