本发明专利技术公开了一种基于微结构阵列的截止滤光片，包括基底，其上依次设有介质薄膜和二维光栅阵列结构；所述的基底材料为高折射率材料；所述的介质薄膜材料为低折射率材料；所述的二维光栅材料为高折射率材料。本发明专利技术还提供了一种基于微结构阵列的截止滤光片的制备方法。本发明专利技术基于微结构阵列的截止滤光片的制备方法，制备简单，成本低，便于大规模、批量化生产。因此该发明专利技术有望在测绘遥感、环境监测、传感探测和临床影像分析等领域广泛应用。探测和临床影像分析等领域广泛应用。
【技术实现步骤摘要】
一种基于微结构阵列的截止滤光片及其制备方法
[0001]本专利技术涉及一种光学元件，具体涉及一种基于微结构阵列的截止滤光片及其制备方法，可应用于测绘遥感、环境监测、传感探测和临床影像分析等领域。
技术介绍
[0002]滤光片作为最常用的光学元件，正面临着小型化、集成化的需求。人们逐渐开始尝试将多个滤光片集成在一起，使其尺寸大小与传统的滤光片相比拟，让滤光片的不同区域能够调制出不同效果的光谱。
[0003]成像光谱仪中采用的滤光片分光技术主要包括可调谐滤光片、渐变滤光片和滤光片阵列。可调谐滤光片指的是通带中心波长、透射光带宽等一系列参数可调的滤光片。这类滤光片的种类有很多，常用的有法布里
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珀罗可调谐滤光片、声光可调谐滤光片、液晶可调谐滤光片、双折射可调谐滤光片和电光可调谐滤光片。这类滤光片或是利用声光衍射、或是利用电光效应、或是利用液晶光阀实现对入射光的调制。渐变滤光片是一种渐变带通滤光片。线性渐变滤光片是在一维方向上光学特性变化的滤光片，它可以代替传统的光栅和棱镜色散元件，构成紧凑、轻便型多色成像仪，这在光学制导和空间探测上特别有用。与可调谐滤光片不同，渐变滤光片不需要驱动电路，特别适合于推扫式遥感成像。多通道滤光片是一种光学特性在二维平面内沿某一方向分布的滤光片。这种滤光片的应用范围覆盖了从紫外到红外的广阔波段。多通道滤光片与传统的带通滤光片相比，其通带数量不止一个，因此其携带的信息量更多，所以在运载相同信息量时滤光片的数量就更少，这样就节省了空间，更有利于光谱仪微型化的发展。
[0004]由于多通道滤光片能同时获取目标不同波长处空间图像信息，通过这项技术使得探测、成像的灵敏度和准确性得到了大大地提升，因此国内外开始了对多通道阵列滤光片的研究浪潮。随着多通道阵列滤光片的研究不断深入，主流的制备工艺主要有两种：拼接法和掩膜法。所谓拼接法就是事先制作出不同光学特性规格的带通滤光片，然后进行切割、胶合，从而将不同的带通滤光片区块拼接成一个滤光片。与金属掩膜法相比，这种制备方法涉及复杂繁琐的切割、粘贴过程，难以避免通道间的串扰问题，并且各通道无法做到微米尺寸，难以满足当下滤光片集成化的需求。掩膜法分为金属掩模法和光刻胶掩模法，金属掩模法是在镀膜的时候用金属掩模版来遮挡住不需要镀膜的地方，再反复镀膜。这种方法导致不同区块的交界处出现阴影效应的问题。光刻胶掩模则是用光刻胶图形选择镀膜区域，可实现微米级区块大小的滤光片阵列，这是拼接法和金属掩模法所无法实现的。但是光刻胶掩膜法制备的阵列滤光片仍旧会受到阴影效应的限制。一般光刻胶的厚度应不小于镀膜厚度的三倍，这就很容易使得大角度入射的蒸汽分子无法进入光刻胶孔洞，从而造成光刻胶剥离后膜层厚度边缘与中心不均匀，影响光谱成像、探测的效果。
技术实现思路
[0005]为解决上述通道串扰和镀膜阴影的问题，本专利技术提出了一种基于微结构阵列的截
止滤光片及其制备方法。基于微纳结构的滤光片有着良好的光学特性、较好的工艺兼容性和突出的可集成性，这些新特性为各种各样的研究领域提供了巨大的潜力，例如用于测绘遥感、环境监测、传感探测和临床影像分析等。
[0006]本专利技术提供了一种基于微结构阵列的截止滤光片，该滤光片结构简单，采用二维光栅阵列结构，制备工艺简单，且性能稳定。
[0007]本专利技术还提供了一种基于微结构阵列的截止滤光片的制备方法，该方法涉及光刻技术、沉积法图形转移技术、刻蚀技术等制备微结构阵列滤光片。
[0008]本专利技术提供了如下技术方案：
[0009]一种基于微结构阵列的截止滤光片，包括基底，其上依次设有介质薄膜和二维光栅阵列结构；所述的基底材料为高折射率材料；所述的介质薄膜材料为低折射率材料；所述的二维光栅材料为高折射率材料。
[0010]作为优选，所述二维光栅阵列结构由两种或两种以上不同结构的滤光片区块交替排布组成；其中每种滤光片区块由阵列布置的光栅结构单元组成。
[0011]采用多个滤光片区块时，多个滤光片区块整体大小可以相等，也可以不等，一般选择相等的尺寸，方便加工和设计，单个滤光片区块的尺寸为5～500微米，作为优选，单个滤光片区块的尺寸为10～30微米。每个滤光片区块内，光栅结构单元结构完全相同。不同滤光片区块，光栅结构单元尺寸不同，以满足不同的滤光要求。
[0012]作为优选，所述高折射率材料的折射率大于等于1.9；所述低折射率材料的折射率小于等于1.65。
[0013]基底材料为高折射率材料，所述高折射率材料选自硅、锗等单元素半导体材料，二氧化钛、二氧化铪、五氧化二钽等氧化物，硫化锌、硒化锌等
Ⅱ‑Ⅵ
族半导体材料及碲镉汞等
Ⅱ‑Ⅵ
族化合物半导体固溶体。所述基底材料优选为硅。
[0014]所述的介质薄膜材料为低折射率材料，所述低折射率材料选自二氧化硅、三氧化二铝等氧化物，氟化镁、氟化钇、氟化镱等氟化物，低折射率有机材料。二维光栅材料为高折射率材料，所述高折射率材料选自硅、锗等单元素半导体材料，二氧化钛、二氧化铪、五氧化二钽等氧化物，硫化锌、硒化锌等
Ⅱ‑Ⅵ
族半导体材料及碲镉汞等
Ⅱ‑Ⅵ
族化合物半导体固溶体。所述介质薄膜材料优选为氟化镱，所述光栅材料优选为锗。
[0015]作为优选，滤光片区块为周期排布的阵列结构，不同种类的滤光片区块内，光栅结构单元的结构参数不同；单个滤光片区块的尺寸由实际需求确定。作为优选，光栅结构单元排列方式选自正六边形排列、正方形排列等，作为优选，所述光栅以正方形排列。所述二维光栅形状选自圆柱、圆锥、圆台、棱柱、棱锥、棱台等形状。所述光栅形状优选为正四棱柱形。
[0016]作为进一步优选，所述光栅结构单元为正四棱柱形；所述基底材料为硅；所述介质薄膜材料为氟化镱；所述光栅材料为锗。
[0017]作为优选，介质薄膜层厚度为0.05～5微米；进一步的，介质薄膜层厚度为0.1～1微米，更进一步，介质薄膜层厚度为0.2～0.7微米。
[0018]本专利技术的滤光片根据需要的中心波长，可设计应用于不同波段的截止滤光片，作为优选，所述光栅垂直于介质薄膜设置；光栅结构单元尺寸(长、宽等)为100～3000nm，优选为200～1000nm；光栅结构单元高度为100～3000nm，优选为200～1000nm；光栅结构单元周期为200～4000nm，优选为300～1500nm。
[0019]作为一种具体的实施方案，滤光片区块有两种，且交替布置；一种滤光片区块由9*9阵列结构的光栅结构单元组成，另外一种滤光片区块由9*8阵列结构的光栅结构单元组成。阵列区块为边长15微米的正方形。光栅结构单元为正四棱柱，尺寸为：边长为0.5～1微米，高度为0.5～1.5微米。
[0020]一种基于微结构阵列的截止滤光片，所述的阵列排布要求同一结构参数的光栅排布组成一个滤光单元，对应一个截止滤光片区块；所述不同的截止滤光片区块交替排布，共同组成一个阵列滤光片。
[0021]设计时，截止滤本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于微结构阵列的截止滤光片，其特征在于，包括基底，其上依次设有介质薄膜和二维光栅阵列结构；所述的基底材料为高折射率材料；所述的介质薄膜材料为低折射率材料；所述的二维光栅材料为高折射率材料。2.根据权利要求1所述的基于微结构阵列的截止滤光片，其特征在于，所述二维光栅阵列结构由两种或两种以上不同结构的滤光片区块交替排布组成；其中每种滤光片区块由阵列布置的光栅结构单元组成。3.根据权利要求1所述的基于微结构阵列的截止滤光片，其特征在于，所述高折射率材料的折射率大于等于1.9；所述低折射率材料的折射率小于等于1.65。4.根据权利要求1所述的基于微结构阵列的截止滤光片，其特征在于，所述高折射率材料选自硅、锗、二氧化钛、二氧化铪、五氧化二钽、硫化锌、硒化锌、碲镉汞中的一种或多种；所述低折射率材料选自二氧化硅、三氧化二铝、氟化镁、氟化钇、氟化镱、低折射率有机材料中的一种或多种。5.根据权利要求2所述的基于微结构阵列的截止滤光片，其特征在于，滤光片区块为周期排布的阵列结构，不同种类的滤光片区块内，光栅结构单元的结构参数不同；单个滤光片区块的尺寸为5～500微米，具体由实际需求确定。6.根据权利要求2所述的基于微结构阵列的截止滤光片，其特征在于，所述光栅结构单元为圆柱、圆锥、圆台、棱柱、棱锥、棱台；所述基底...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨陈楹，林杰，沈伟东，高海淇，吴晗，朱泽宇，邵宇川，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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