窄带滤光片设计中通带半宽度、矩形度和陡度的影响因素研究

第３４卷第８期

２０１２年８月

红外技术

Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｃ

、，ｏ１．３４ ＮＯ．８

ＡＵｆｆ． ２０１２

窄带滤光片设计中通带半宽度、矩形度和陡度的影响因素研究

贾钰超 ，－，李刚 ，白玉琢 ，石晓光 ，谢启明１，王远方舟 ，

（１．昆明物理研究所，云南昆明６５０２２３；２．长春理工大学理学院，吉林长春１３００２２）

摘要：窄带滤光片设计中的一些参数，会对其性能产生影响。为了揭示它们之间的变化关系，在光

学薄膜设计软件Ｅｓｓｅｎｔｉａｌ Ｍａｃｌｅｏｄ中进行了模拟实验。主要针对窄带膜系中的高低折射率之差，干

涉级次，反射层层数和腔数对其通带半宽度、矩形度和陡度的影响进行了分析，并得到了它们的影

响规律。对于进行窄带滤光片的设计有一定的指导作用。

关键词：光学薄膜；窄带滤光片；通带半宽度；矩形度；陡度

中图分类号：ＴＮ２１４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—８８９１（２０１２）０８．０４４８—０５

Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｆａｃｔｏｒｓ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ Ｈａｌｆ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ，Ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｉｔｙ ａｎｄ Ｓｔｅｅｐｎｅｓｓ ｉｎ

Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｎａｒｒｏｗ Ｂａｎｄ－ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ

ＪＩＡＹｕ—ｃｈａｏ ， ，ＬＩ Ｇａｎｇ ，ＢＡＩ Ｙｕ—ｚｈｕｏ ，ＳＨＩ Ｘｉａｏ．ｇｕａｎｇ ，ＸＩＥ Ｑｉ—ｍｉｎｇ ，ＷＡＮＧ Ｙｕａｎ—ｆａｎｇｚｈｏｕ ，

（１．Ｋｕｎｍｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｇ ＰｈｙＳｉｃｓ，Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５０２１７，Ｃｈｉｎａ

２．Ｆａｃｕｌｙ ｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＳｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １ ３００２２，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｎａｒｒｏｗ ｂａｎｄ－ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ’Ｓ ｄｅｓｉｇｎ，ｓｏｍｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｈａｖｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｉｔｓ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ

ｔｏ ｒｅｖｅａｌ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅｓｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｓｉｍｕｌａｔｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｕｓｉｎｇ Ｅｓｓｅｎｔｉａｌ Ｍａｃｌｅｏｄ ｗｅｒｅ

ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ．Ｔｈｅ ｈａｌｆ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ，ｔｈｅ ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｉｔｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔｅｅｐｎｅｓｓ ｏｆ ａ ｎａｒｒｏｗ ｂａｎｄ．ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ ａｒｅ

ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ ｂｙ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｈｉｇｈ ａｎｄ ｌＯＷ ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ ｉｎｄｅｘ ｍａｔｅｒｉａｌｓ。ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｏｒｄｅｒ，ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ

ｒｅｆｌｅｃｔｏｒｓ ａｎｄ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｃａｖｉｔｉｅｓ．Ｔｈｅｓｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｎｄ ａｔｈｅ ｌａｗ ｏｆ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｏｂｔａｉｎｅｄ．

Ｉｎ ｔｈｅ ｆｕｒｔｈｅｒ ｗｏｒｋ ｏｆ ｎａｒｒｏｗ ｂａｎｄ—ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ ｄｅｓｉｇｎ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｇｕｉｄａｎｃｅ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ．ｏｐｔｉｃａｌ ｔｈｉｎ ｉｆｌｍ，ｎａｒｒｏｗ ｂａｎｄ－ｐａｓｓ ｉｌｆｔｅｒ，ｈａｌｆｂａｎｄｗｉｄｔｈ，ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｉｔｙ，ｓｔｅｅｐｎｅｓｓ

０引言

窄带滤光片是一种应用非常广泛的薄膜元件，

其主要作用是对光进行光谱选择，使需要的光通过，

在法布里一珀珞干涉仪的基础上经过改进后得

到的法布里．珀珞滤光片是一种比较简单也是较为

常用的窄带干涉滤光片【２］。法布里．珀珞滤光片具有

近乎三角形的通带。现已发现串置组合简单滤光片，

就像调谐电路那样，可以改变滤光片通带的形状。

１．１法布里一珀珞单腔窄带滤光片

本文用Ａ（ｓ，ｍ， 来表示法布里一珀珞型单腔窄带 性。窄带滤光片作为滤光和选择谱线的器件，目前

滤光片： 其主要应用在天文、化学分析、有害气体分析、颜

Ａ（ｓ，ｍ，１）＝（ＨＬ） （，，ｚ（２ ）（ＬＨ （１）

不需要的光截止。它满足一定的带宽、透射率、截

止度、温漂、位相和化学稳定性、机械牢固度等特

色测量、间接温度测量、等离子体检测、激光探测、

空间探测和光纤通信系统等领域【ｌ Ｊ。

随着窄带滤光片在社会生产生活中的各个领域 式中：（ＨＬ） 和（ＬＨ）。是法布里．珀珞型窄带滤光片的

中的应用越来越广泛，在一些应用中对窄带滤光片

或：Ａ（ｓ，ｍ，０）＝（ＨＬ）ＳＨ（ｍ（２Ｌ））Ｈ（ＬＨ） （２）

反射层，它们由折射率分别为ｎＨ和 Ｌ光学厚度为１／４

中心波长的单层膜叠加而成； 代表反射层的层数； 的性能也提出了更高的要求。因此，研究窄带滤光

２ 或２ 是法布里．珀珞型窄带滤光片的间隔层，其

光学厚度为１／２中心波长；ｍ代表窄带滤光片的干涉 要求的窄带滤光片具有一定的指导意义。

片设计中各参数对薄膜性能的影响对于设计出符合

１窄带滤光片的基本结构类型

级次；ｆ＝１，代表其间隔层为高折射率膜层；ｆ＝０

代表间隔层为低折射率膜层。

收稿日期：２０１２—０６．２７．

作者简介：贾钰超（１９８８．），男，硕士研究生，研究方向为红外光学系统设计、红外光学薄膜设计及制备。

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