專利名稱：一種溫度敏感窄帶通濾光片的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種溫度敏感窄帶通濾光片器件。
背景技術：
干涉帶通濾光片是一種應用非常廣泛的薄膜元件。就目前為止，其應用主要表現(xiàn)在天文，等離子體檢測，空間探測，激光探測，化學分析，間接溫度測量，有害氣體分析，顏色測量，光通訊系統(tǒng)等等。目前應用較多的全介質(zhì)濾光片制備中采用高低折射率相間的介質(zhì)材料按1/4個光學厚度組成，間隔層是由偶數(shù)個半波層組成。這種結(jié)構(gòu)可以達到比較理想的窄帶通，但就針對溫度改變，窄帶通濾光片透射率、半高寬等性能隨之改變的濾光片目前還沒有涉及。
近年來，熱致相變材料已經(jīng)引起了廣泛的關注。這類材料具有在紅外區(qū)透過率隨溫度升高而明顯下降的特性。VO2是一種熱致變色材料，當晶體溫度升至68° C(341K)后， 其晶態(tài)結(jié)構(gòu)由單斜結(jié)構(gòu)變成四方結(jié)構(gòu)，其本身性質(zhì)由半導體態(tài)變到金屬態(tài)，并且這種相變過程是可逆的。當溫度降低時，晶體又會從金屬態(tài)變回半導體態(tài)。伴隨相變的發(fā)生，材料的電學、磁學、光學性能都有較大的變化。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種窄帶通濾光片，該濾光片的光學性能能夠隨溫度變化而發(fā)生改變。
為了達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是提供了一種溫度敏感窄帶通濾光片，其特征在于包括由上至下依次層疊的頂層有序薄膜系、缺陷層薄膜和底層有序薄膜系，其中，缺陷層薄膜為二氧化釩薄膜，頂層有序薄膜系與底層有序薄膜系的層疊結(jié)構(gòu)以缺陷層薄膜為對稱軸上下對稱分布。
優(yōu)選地，所述頂層薄膜系、缺陷層薄膜和底層薄膜系的總層數(shù)至少為13層。
優(yōu)選地，所述頂層薄膜系及所述底層薄膜系的中心波長大于I U m。
優(yōu)選地，所述頂層有序薄膜系由頂層硫化鋅薄膜與頂層鍺薄膜相互交替層疊而成。
優(yōu)選地，所述底層有序薄膜系由底層鍺薄膜與底層硫化鋅薄膜相互交替層疊而成。
與傳統(tǒng)VO2薄膜材料的應用相比，本發(fā)明膜系可應用于針對某一窄帶寬范圍，可規(guī)避其他波段光線的干擾。同時因VO2薄膜材料不穩(wěn)定，在空氣中會發(fā)生緩慢氧空位變化，從而影響其光學性能，在本發(fā)明中，薄膜作為缺陷層處于間隔層之中，這樣有效的隔絕了 VO2 薄膜與空氣的接觸，從而大大提高了濾光片的使用時效。
與傳統(tǒng)介質(zhì)濾光片相比，本發(fā)明膜系具有對溫度敏感這一特點，同時因加入VO2作為缺陷層，從而與傳統(tǒng)介質(zhì)層相比中心波長向右產(chǎn)生偏移。經(jīng)過對兩邊對稱膜系厚度及缺陷層厚度設計，可將對稱膜系厚度減薄，從而在工藝上減少了加工時間。


圖IA為設計膜系總體基本構(gòu)成圖；圖IB為設計膜系的頂層有序薄膜系構(gòu)成圖；圖IC為設計膜系的底層有序薄膜系構(gòu)成2為設計膜系在30°C下與75°C下的透射光譜圖；圖3為不同溫度下生長在Al2O3基底下的VO2薄膜透射光譜圖；圖4為設計膜系與不含缺陷層的窄帶通濾光片透射光譜圖。
具體實施方式
為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以一優(yōu)選實施例，并配合附圖作詳細說明如下。
如圖I所示，本發(fā)明提出的光學薄膜膜系首次將二氧化釩薄膜作為微腔層構(gòu)建其中，可分解成由下至上依次層疊的三部分底層有序薄膜系3、缺陷層薄膜2和頂層有序薄膜系I。其中，缺陷層薄膜2為VO2薄膜。頂層有序薄膜系I及底層有序薄膜系3的具體結(jié)構(gòu)圖如圖IB及圖IC所示。頂層有序薄膜系I由低折射率的頂層ZnS薄膜4與高折射率的頂層Ge薄膜5組成，頂層ZnS薄膜4與頂層Ge薄膜5交替疊層10次。底層有序薄膜系3 由高折射率的底層Ge薄膜6與低折射率的底層ZnS薄膜7組成，底層Ge薄膜6與底層ZnS 薄膜7交替疊層10次。各層厚度如下表所示，其中薄層序號是從頂層的最上層的頂層ZnS 薄膜4起計算，隨著薄層向底層薄膜方向記數(shù)，序號增大。
權(quán)利要求
1.一種溫度敏感窄帶通濾光片，其特征在于包括由上至下依次層疊的頂層有序薄膜系(I)、缺陷層薄膜(2)和底層有序薄膜系(3)，其中，缺陷層薄膜(2)為二氧化釩薄膜，頂層有序薄膜系(I)與底層有序薄膜系(3)的層疊結(jié)構(gòu)以缺陷層薄膜(2)為對稱軸上下對稱分布。
2.如權(quán)利要求I所述的一種溫度敏感窄帶通濾光片，其特征在于所述頂層薄膜系(I)、缺陷層薄膜(2)和底層薄膜系(3)的總層數(shù)至少為13層。
3.如權(quán)利要求I所述的一種溫度敏感窄帶通濾光片，其特征在于所述頂層薄膜系(I) 及所述底層薄膜系(3)的中心波長大于I Pm。
4.如權(quán)利要求I所述的一種溫度敏感窄帶通濾光片，其特征在于所述頂層有序薄膜系(I)由頂層硫化鋅薄膜(4)與頂層鍺薄膜(5)相互交替層疊而成。
5.如權(quán)利要求I所述的一種溫度敏感窄帶通濾光片，其特征在于所述底層有序薄膜系(3)由底層鍺薄膜(6)與底層硫化鋅薄膜(7)相互交替層疊而成。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種溫度敏感窄帶通濾光片，其特征在于它首次將二氧化釩薄膜作為微腔層構(gòu)建其中，包括由上至下依次層疊的頂層有序薄膜系、缺陷層薄膜和底層有序薄膜系，其中，缺陷層薄膜為二氧化釩薄膜，頂層有序薄膜系與底層有序薄膜系的層疊結(jié)構(gòu)以缺陷層薄膜為對稱軸上下對稱分布。本發(fā)明膜系可應用于針對某一窄帶寬范圍，可規(guī)避其他波段光線的干擾，并且大大提高了濾光片的使用時效。與傳統(tǒng)介質(zhì)濾光片相比，本發(fā)明膜系具有對溫度敏感這一特點。經(jīng)過對兩邊對稱膜系厚度及缺陷層厚度設計，可將對稱膜系厚度減薄，從而在工藝上減少了加工時間。
文檔編號G02B5/20GK102540308SQ20121000805
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者何鑫鋒, 徐曉峰, 汪海旸, 褚君浩, 邢懷中, 陳少梅, 陳效雙 申請人:東華大學