透0.45～1.6μm反8～12μm光谱分色滤光片

摘要

本发明公开了一种透0.45～1.6μm反8～12μm光谱分色滤光片，包括透明基片和光谱分色膜系，光谱分色膜系基本结构为ZnS/Ag/ZnS/Ag/ZnS。本发明适用于光学扫描成像系统，在45°使用的情况下，能够把扫描信息分为0.45μm～1.6μm和8μm～12μm两大波段通道，使可见、近红外与远红外波段分开。本发明在0.45μm～1.6μm波段范围的平均透过率大于81％，在8μm～12μm波段范围的平均反射率大于91％，分光性能良好。这对提高光学扫描成像系统的性能、减小系统的重量和体积具有重要意义。

权利要求

1.一种透0.45～1.6μm反8～12μm光谱分色滤光片，包括透明基片[G]和分色膜系，其特征在于：所述分色膜系由介质膜层和金属膜层交替叠加的五个膜层[1～5]构成，其中，第一膜层[1]为硫化锌膜并镀制在所述透明基片[G]的表面上，膜层厚度35～45nm；

第二膜层[2]为银膜，膜层厚度1.5～4.5nm，并镀制在所述第一膜层[1]上；第三膜层[3]为硫化锌膜，膜层厚度95～105nm，并镀制在所述第二膜层[2]上；第四膜层[4]为银膜，膜层厚度1.5～4.5nm，并镀制在所述第三膜层[3]上；第五膜层[5]为硫化锌膜，膜层厚度35～45nm，并镀制在所述第四膜层[4]上；所述第二膜层[2]与所述第四膜层[4]的膜层厚度之和为6nm。

2.根据权利要求1所述的透0.45～1.6μm反8～12μm光谱分色滤光片，其特征在于：所述透明基片[G]为K9玻璃片，所述第一至第五膜层[1～5]的厚度分别为40nm、3nm、

100nm、3nm、40nm。

3.根据权利要求1所述的透0.45～1.6μm反8～12μm光谱分色滤光片，其特征在于：所述透明基片[G]为石英玻璃片，所述第一至第五膜层的厚度分别为45nm、3.5nm、

95nm、2.5nm、35nm。

说明书

透0.45～1.6μm反8～12μm光谱分色滤光片

技术领域

[0001] 本发明属于光学薄膜技术领域，主要涉及一种带有光谱分色膜系的滤光片，尤其涉及一种带有透0.45～1.6μm反8～12μm光谱分色膜系的滤光片。

背景技术

[0002] 透0.45μm～1.6μm反8μm～12μm宽光谱分色滤光片是多光谱扫描光电仪器设计与制造的关键器件之一，这种分色滤光片的主要功能在于首先把扫描信息分为0.45μm～1.6μm和8μm～12μm两大波段通道，使可见、近红外与远红外波段分开。然后根据需要再进行更详细的分光，使各波段的辐射能到达相应的接收器上进行光电信息转换和数据处理。分色滤光片的性能直接影响光电仪器的像质、作用距离等性能。同时，这对减少光电系统元件的数量、体积和重量方面带来了很大的方便。

[0003] 对光谱分色滤光片的膜系结构，许多文献作了报道。据查新，李恒义等曾在1979年第9期《激光与红外》杂志1～11页发表了题为“0.4μm～1.1μm高透、3μm～15μm高反的宽带光谱分色片的设计”的论文，该论文公开了作者利用金属膜具有高反射率的特点和可以进行诱增透的原理设计并计算出0.4μm～1.1μm高透、3μm～15μm高反的宽带光谱分色滤光片所需的膜系，膜系的基本结构为ZnS/Ag/ZnS，其光谱性能为：0.4μm～1.1μm，平均透过率不大于75％；3μm～15μm，平均反射率不大于92％。

[0004] 另外，林炳等在2004年第5期《红外与毫米波学报》杂志394～396页发表了题为“红外/可见光宽带分色片设计与制备”的论文，该论文公开了作者应用诱导增透概念设计的宽光谱分色滤光片，采用光学控制结合晶体振荡控制的方法获得了符合实用要求的红外/可见分色滤光片，膜系的基本结构也是ZnS/Ag/ZnS，其400nm～900nm范围45°入射光透过率不大于80％，在1325nm～13000nm范围的平均反射率不大于90％。

发明内容

[0005] 本发明要解决的技术问题是，提供一种镀制有光谱分色膜系结构的滤光片，该滤光片在45°使用的情况下，能够把扫描信息分为0.45μm～1.6μm和8μm～12μm两大波段通道，实现0.45～1.6μm光谱区为高透射带，8～12μm为高反射带，从而达到把扫描信息中的可见光、近红外光与远红外光谱波段分开的效果。

[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供的滤光片包括透明基片和分色膜系，所述分色膜系由介质膜层和金属膜层交替叠加的五个膜层构成，其中，第一膜层为硫化锌膜并镀制在所述透明基片的表面上，膜层厚度35～45nm；第二膜层为银膜，膜层厚度1.5～4.5nm，并镀制在所述第一膜层上；第三膜层为硫化锌膜，膜层厚度95～105nm，并镀制在所述第二膜层上；第四膜层为银膜，膜层厚度1.5～4.5nm，并镀制在所述第三膜层上；第五膜层为硫化锌膜，膜层厚度35～45nm，并镀制在所述第四膜层上；所述第二膜层与所述第四膜层的膜层厚度之和为6nm。

[0007] 根据本发明，所述透明基片为K9玻璃片，所述第一至第五膜层的厚度分别为40nm、3nm、100nm、3nm、40nm。

[0008] 根据本发明，所述透明基片为石英玻璃片，所述第一至第五膜层的厚度分别为45nm、3.5nm、95nm、2.5nm、35nm。

[0009] 本发明充分利用银膜具有很高的反射率同时也具有相当高的潜在透过率的特点，通过在银膜层两侧插入硫化锌介质匹配层，改变入射介质及出射导纳，使组合后的膜系在可见区的反射和吸收都减到最小，从而把银膜层本身所具有的相当高的潜在透射率(最大势透率)诱导出来(即诱增透)，实现了0.45～1.6μm光谱区为高透射带。而所增加的硫化锌介质层因其对中远红外以后波段影响最小，因此，8μm以后的光波段仍能保持银膜层很高的反射率。本发明的突出优点是膜层透射带宽、透射特性好，0.45～1.6μm平均透射率≥81％；截止带反射率高，8～12μm平均反射率≥91％。

附图说明

[0010] 图1是本发明光谱分色滤光片的结构示意图。

[0011] 图2是本发明第一优选实施例在0.45～1.6μm的透射率曲线。

[0012] 图3是本发明第一优选实施例在8～12μm的反射率曲线。

[0013] 图4是本发明第二优选实施例在0.45～1.6μm的透射率曲线。

[0014] 图5是本发明第二优选实施例在8～12μm的反射率曲线。

[0015] 图6是本发明第三优选实施例在0.45～1.6μm的透射率曲线。

[0016] 图7是本发明第三优选实施例在8～12μm的反射率曲线。

[0017] 图8是本发明第四优选实施例在0.45～1.6μm的透射率曲线。

[0018] 图9是本发明第四优选实施例在8～12μm的反射率曲线。

具体实施方式

[0019] 下面结合附图及优选实施例对本发明作进一步的详述。

[0020] 根据图1所示，本发明提供的宽光谱分色滤光片包括透明基片和分色膜系结构。透明基片G选用K9或石英等透明玻璃。分色膜系结构为介质膜和金属膜交替叠加五层后构成的组合膜系，介质膜层材料为硫化锌(ZnS)，金属膜层材料为银(Ag)。其中，第一膜层为
35～45nm厚的ZnS介质膜1，第二膜层为1.5～4.5nm厚的银金属膜2，第三膜层为95～
105nm厚的ZnS介质膜3，第四膜层为1.5～4.5nm厚的银金属膜4，第五膜层为35～45nm nm厚的ZnS介质膜5，而且第二和第四膜层的厚度之和等于6nm。

[0021] 下面结合几个具体优选实施例说明本发明的实际效果。

[0022] 实施例1，选用K9玻璃基片，依次镀制第一至第五膜层1～5，第一至第五膜层的厚度分别为40nm、3nm、100nm、3nm、40nm。经测试分别获得该滤光片在0.45～1.6μm的透射率曲线(参见图2)以及在8～12μm的反射率曲线(参见图3)，其在0.45～1.6μm光谱范围内的平均透射率≥85.8％；在8～12μm光谱范围内的平均反射率≥91.8％。

[0023] 实施例2，选用K9玻璃基片，依次镀制第一至第五膜层1～5，第一至第五膜层的厚度分别为35nm、1.5nm、100nm、4.5nm、45nm。经测试分别获得该滤光片在0.45～1.6μm的透射率曲线(参见图4)以及在8～12μm的反射率曲线(参见图5)，其在0.45～1.6μm光谱范围内的平均透射率≥84％；在8～12μm光谱范围内的平均反射率≥92％。

[0024] 实施例3，选用石英玻璃基片，依次镀制第一至第五膜层1～5，第一至第五膜层的厚度分别为38nm、4nm、105nm、2nm、44nm。经测试分别获得该滤光片在0.45～1.6μm的透射率曲线(参见图6)以及在8～12μm的反射率曲线(参见图7)，其在0.45～1.6μm光谱范围内的平均透射率≥83％；在8～12μm光谱范围内的平均反射率≥91.5％。

[0025] 实施例4，选用石英玻璃基片，依次镀制第一至第五膜层1～5，第一至第五膜层的厚度分别为45nm、3.5nm、95nm、2.5nm、35nm。经测试分别获得该滤光片在0.45～1.6μm的透射率曲线(参见图8)以及在8～12μm的反射率曲线(参见图9)，其在0.45～1.6μm光谱范围内的平均透射率≥85％；在8～12μm光谱范围内的平均反射率≥91.7％。

[0026] 实施例5，选用K9玻璃基片，依次镀制第一至第五膜层1～5，第一至第五膜层的厚度分别为38nm、3.8nm、102nm、2.2nm、42nm。经测试分别获得该滤光片在0.45～1.6μm光谱范围内的平均透射率≥84.6％；在8～12μm光谱范围内的平均反射率≥91.6％。

[0027] 实施例6，选用石英玻璃基片，依次镀制第一至第五膜层1～5，第一至第五膜层的厚度分别为42nm、4.5nm、98nm、1.5nm、39nm。经测试分别获得该滤光片在0.45～1.6μm的光谱范围内的平均透射率≥82.7％；在8～12μm光谱范围内的平均反射率≥91.4％。