紅外(超)窄帶濾光片的國內(nèi)研制狀況

一、引言

紅外(超)窄帶濾光片作為紅外分光計(jì)的窄帶與超窄帶通光學(xué)薄膜濾光器件，可應(yīng)用于衛(wèi)星遙感、光學(xué)分析儀器和環(huán)境測試等領(lǐng)域。為系統(tǒng)了解我國的研究狀況，本文對覆蓋不同電磁波段的(超)窄帶濾光片技術(shù)參數(shù)進(jìn)行文獻(xiàn)檢索，對其應(yīng)用進(jìn)行了分類概括。

二、技術(shù)參數(shù)

中心波長、峰值透射率、透射峰半寬度、背景透過率、截止帶寬度和相對帶寬等是表征濾光片性能的重要光學(xué)參數(shù)。經(jīng)文獻(xiàn)檢索，我國研制的系列紅外(超)窄帶濾光片性能參數(shù)如下表所示：

三、應(yīng)用討論

1、光學(xué)分析與光學(xué)測距

基于光子晶體理論，采用一維摻雜異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)、從可見到紅外波段具有超寬截止帶，可應(yīng)用于光學(xué)分析儀器。

采用光學(xué)玻璃為襯底，依次真空蒸鍍由低折射率的無序性膜層與高折射率的無序性膜層交替疊層多次組成的底層薄膜、由高折射率的無序性膜層與中間折射率的無序性膜層交替疊層多次組成的中間層薄膜和由高折射率的無序性膜層與中間折射率的無序性膜層交替疊層多次組成的頂層薄膜，以提高濾光片成品率和降低制備設(shè)備要求。

采用λ/4及其整數(shù)倍的膜層厚度，用ZnS高折射 率材料做中間層，用波長掃描法控制膜厚，主要用于激光測距。文獻(xiàn)10對18種膜系進(jìn)行了理論計(jì)算，對其中9種進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，確定了三檔膜系，可應(yīng)用于CO2激光測距，也可用于消除反坦克導(dǎo)彈輔助發(fā)動(dòng)機(jī)煙霧中的紅外輻射。

2、環(huán)境監(jiān)測

采用石英為基板，選用鍺和一氧化硅為鍍膜材料，在真空中蒸鍍干涉膜帶濾光片，適用于汽車尾氣監(jiān)測。

以硅為基板，硒化紅外(超)窄帶濾光片鋅和碲化鉛膜層材料，在真空中蒸鍍制備干涉濾光片，適合于環(huán)境SO2監(jiān)測、鋼鐵硫含量等分析。文獻(xiàn)9利用紅外光多次干涉四個(gè)共振腔原理，采用三種膜設(shè)計(jì)，可應(yīng)用于紅外線汽車排氣分析。

3、綜合應(yīng)用

采用白寶石為基板，硒化鋅和碲化鉛為膜層材料，在真空中蒸鍍制備干涉片，適合應(yīng)用于環(huán)境、醫(yī)用、化肥和鋼鐵碳含量等的分析儀器。

以三氧化二鋁為基板，在基板兩個(gè)面上交替真空蒸鍍多層硒化鋅膜層和碲化鉛膜層，適合化工、環(huán)保、煤礦和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域監(jiān)測微量一氧化碳?xì)怏w。

采用新穎結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了濾光片的特殊半寬度、超低背景透過率要求，可用于國防工程，還可廣泛用于環(huán)境監(jiān)測、氣體分析、醫(yī)療儀器等領(lǐng)域。