一种高光学性能指标的膜系结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种高光学性能指标的膜系结构，所述膜系结构包括基底以及沉积在基底上的膜层，整个膜层的组成为非规整膜系，每层厚度不要求相同，最薄层不能低于130nm的厚度；膜层中的奇数单层为高折射率材料，折射率为2.1-2.2，偶数单层为低折射率材料，折射率为1.46；该膜系结构首先达到在工作波段满足产品性能要求，同时在监控波段又可以透过，以满足实际生产中的监控需求，很好的解决了高难度产品的生产工艺。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光学器件及镀膜，特别是一种高光学性能指标的膜系结构，通过膜系的精巧设计，提高光学监控的精度，以实现高难度的光学滤光片产品制备。
技术介绍
光学薄膜是指在光学元件上或独立的基片材料上镀一层或多层非金属材料或金属材料，或非金属材料与金属材料组合而成的膜堆来改变光波的传递特性，其基本原理是光学的干涉效应。光学薄膜虽然早于1817年已经出现，但真正的发展是在1930年代真空蒸镀设备出现以后，近年来随着光电行业的快速发展，光学薄膜已经被充分应用于各种光电系统及光学仪器中。光学薄膜的制备方法多种多样，常用的就是物理气相沉积方法，其中离子束辅助+电子束蒸发是最常见的一种。在该系统中，光学薄膜的厚度监控是通过光学系统控制+石英晶体震荡来实现的。其原理是通过特定的光学系统控制薄膜的光学厚度，辅以晶振来控制材料的蒸发速率，来实现预设的光学薄膜的制备。而定值法又是光学控制系统中比较有代表性的方法，该方法敏感性强，精度高，适合非规整多层膜系制备。但前提就是监控波长要位于所制备的光学薄膜透射区域内，且光强度稳定性很好。
技术实现思路
本技术的目的在于设计一种高光学性能指标的膜系结构。本技术的膜系结构既能够提高光学监控的精度，又适合高性能指标光学薄膜的制备。为了达到上述专利技术目的，本技术提供的技术方案如下：一种高光学性能指标的膜系结构，所述膜系结构包括基底以及沉积在基底上的膜层，整个膜层的组成为非规整膜系，每层厚度不要求相同，最薄层不能低于130nm的厚度；膜层中的奇数单层为高折射率材料，折射率为2.1-2.2，偶数单层为低折射率材料，折射率为1.46；所述膜系结构对波长为1295.56nm和1304.58nm的入射光，或1300.05nm和1309.14nm的入射光分光，当入射角为45度时，P偏振光在不同波段处的透射率分别为：1301.98～1307.18<0.46db，或1306.54～1311.74nm<0.46db，1292.96～1298.16nm>10db，或1297.45～1302.65nm>10db。所述的膜层的层数为71层。所述的基底为K9玻璃材质，所述的低折射率材料为Si02，所述的高折射率材料为Ti02、Ta205、或Nb205。基于上述设计方案，本技术的高性能指标的膜系结构与现有设计相比具有如下技术效果：1．本技术的高性能指标的膜系结构中，奇数层为高折射率材料，偶数层为低折射率材料，每层厚度各不相同，但最薄层不应小于130nm。设计最薄层的限制厚度，是为了在光学监控时，光比例值不会出现过高的比值（一般为600%或更高），而引起较大的监控误差。2．本技术的高性能指标的膜系结构中，其光学性能上可满足特定要求，同时在监控波段处（45度为1000-1100nm或0度1100-1200nm）高透过，而一般的膜系结构在监控波段处则不透过，会导致监控失效，无法进行光学监控。附图说明图1是本技术的高光谱指标的膜系结构的膜系设计结构图；图2是本技术的一款膜系结构的工作波段光谱设计曲线图；图3是本技术的一款膜系结构的监控波段光谱曲线图；图4是本技术的一款膜系结构的光谱实测曲线图。具体实施方式下面我们结合附图和具体的实施案例来对本技术的高性能指标的膜系结构设计做进一步的详细阐述，以求更为清楚明了地理解本技术的结构和工作过程，但不能以此来限制本技术的保护范围。作为本技术高光谱指标的膜系结构的具体实施例，我们设计一种45-1295R1304T(P)滤光片。其具体指标为：入射角为45度时，P偏振光在不同波段处的透射率分别满足：1301.98～1307.18<0.46db，1292.96～1298.16nm>10db。为了达到上述的设计参数，我们设计了如图1所述的膜系结构。本技术的高性能指标的膜系结构包括基底以及沉积在基底上的膜层。这里膜层中的奇数单层采用的是高折射率材料，偶数单层为低折射率材料。膜层中的最薄层不低于130nm，整个膜层的组成为非规整膜系。按本技术设计搭建膜层结构，如图1所示。在基底2上设计膜层结构1，其中打底层1-1为高折射率材料，我们选用Ta205做设计,第二层1-2为低折射率材料SiO2，入射介质为空气。在膜栈公式中输入初始膜系(5H5L)^17，监控波长1550nm，在目标优化中输入优化目标，除1301.98～1307.18<0.46db，1292.96～1298.16nm>10db这两个指标外，另加一个目标：1100-1200>98%,用“needle”法进行优化，得到初步结果后，检查每层的物理厚度，如有膜层低于130nm，则进行微调修正，继续优化，直至满足厚度要求。最后得到其设计理论光谱情况如图2和图3所示。上述的膜层结构如下表所示：通过比较，在1100-1200nm范围内选用1160nm为直接光控波长，根据该设计制备镀膜所需要的runsheet控制文件，每层膜厚的光比例数值都处理合理的范围之内，意味着光控的精度会得到很好的保证。因为波长1160nm一直处于该产品的透过范围之内，所以整个镀膜过程中不用更换监控片，即用产品本身来做监控片，更加合理。图4即是按此方案得到的实测光谱曲线，与设计曲线符合的比较完美。产品要求从反射到透过的陡度为3.82nm，设计的陡度为2nm，实测陡度为2.6nm左右，各项性能指标均超预期。能实现如此高精度的镀膜工艺，光控波长的恰当选择起了重要作用，这正是该膜系结构的特殊之处。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高光学性能指标的膜系结构，其特征在于，所述膜系结构包括基底以及沉积在基底上的膜层，整个膜层的组成为非规整膜系，每层厚度不要求相同，最薄层不能低于130nm的厚度；膜层中的奇数单层为高折射率材料，折射率为2.1‑2.2，偶数单层为低折射率材料，折射率为1.46；所述膜系结构对波长为1295.56nm和1304.58nm的入射光，或1300.05nm和1309.14nm的入射光分光，当入射角为45度时，P偏振光在不同波段处的透射率分别为：1301.98～1307.18 <0.46db，或1306.54～1311.74nm<0.46db，1292.96～1298.16nm>10db ，或1297.45～1302.65nm >10db。

【技术特征摘要】
1.一种高光学性能指标的膜系结构，其特征在于，所述膜系结构包括基底以及沉积在
基底上的膜层，整个膜层的组成为非规整膜系，每层厚度不要求相同，最薄层不能低于
130nm的厚度；
膜层中的奇数单层为高折射率材料，折射率为2.1-2.2，偶数单层为低折射率材料，折
射率为1.46；
所述膜系结构对波长为1295.56nm和1304.58nm的入射光，或1300.05nm和1309.14nm的
入射光分光，当入射角为45度时，P偏振光在不同波段处的透射率分别为：1301.98～

【专利技术属性】
技术研发人员：王英剑，方汉铿，
申请(专利权)人：合波光电通信科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33