CN111880255B - 带通滤光片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种带通滤光片及其制备方法，涉及滤光片技术领域。该带通滤光片包括基底层，以及依次在基底层上形成的第一介质膜堆、第一金属膜层、第二介质膜堆、第二金属膜层以及第三介质膜堆，第一介质膜堆、第二介质膜堆以及第三介质膜堆分别由介质膜层形成，且相邻两层介质膜层的折射率不同。其能够针对特殊的带通要求进行很好的匹配，以使得滤光片获得大角度范围内均匀平滑的光谱曲线图。
Description
技术领域
本发明涉及滤光片技术领域，具体而言，涉及一种带通滤光片及其制备方法。
背景技术
高光谱成像技术是基于非常多窄波段的影像数据技术，它将成像技术与光谱技术相结合，探测目标的二维几何空间及一维光谱信息，获取高光谱分辨率的连续、窄波段的图像数据。其可以通过分析光谱组成来获取具有较高还原度的照片、获取墙面漆的颜色，或者鉴别苹果的成熟度等。该高光谱成像技术中一般会使用对角度不敏感、截止带具有较低透过率的带通滤光片，要求在一定角度范围内所有的光线的透过率具备某种带通特性(即允许特定波段的光线通过，而其它波段截止)。
现有技术中，为了使得带通滤光片具有较低的角度偏移特性，一般通常使用具有吸收特性的化学染料滤光片或者诱导滤光片。然而，现有技术的滤光片依然具有明显的不足，例如，无法针对特殊的带通要求进行很好的匹配，不能获得了大角度范围内均匀平滑的光谱。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带通滤光片及其制备方法，其能够针对特殊的带通要求进行很好的匹配，以使得滤光片获得大角度范围内均匀平滑的光谱曲线图。
本发明的实施例是这样实现的：
本发明的一方面，提供一种带通滤光片，该带通滤光片包括基底层，以及依次在所述基底层上形成的第一介质膜堆、第一金属膜层、第二介质膜堆、第二金属膜层以及第三介质膜堆，所述第一介质膜堆、所述第二介质膜堆以及所述第三介质膜堆分别介质膜层形成，且相邻两层所述介质膜层的折射率不同。其能够针对特殊的带通要求进行很好的匹配，以使得滤光片获得大角度范围内均匀平滑的光谱曲线图。
可选地，相邻两层所述介质膜层为高折射率膜层和中折射率膜层、高折射率膜层和低折射率膜层，以及中折射率膜层和低折射率膜层的其中一种，其中，所述高折射率膜层的折射率大于1.90，所述中折射率膜层的折射率在1.52至1.90之间，所述低折射率膜层的折射率小于1.52。
可选地，所述第一介质膜堆以第一预设堆叠结构堆叠形成，所述第一预设堆叠结构形式为：(AB)nC或(AB)n+1，其中，A和B分别为折射率不同的介质膜层，C为与B折射率不同的介质膜层，n为循环次数，且n为大于或等于0的整数。
可选地，当所述第一预设堆叠结构形式为(AB)nC时，所述C为中折射率膜层，所述中折射率膜层的折射率在1.52至1.90之间。
可选地，所述第三介质膜堆以第二预设堆叠结构堆叠形成，所述第二预设堆叠结构形式为：C(BA)n或(BA)n+1，其中，A和B分别为折射率不同的介质膜层，C为与B折射率不同的介质膜层，n为循环次数，且n为大于或等于0的整数。
可选地，当所述第二预设堆叠结构形式为C(BA)n时，所述C为中折射率膜层，所述中折射率膜层的折射率在1.52至1.90之间。
可选地，所述第一金属膜层和所述第二金属膜层的材料相同，且为金、金合金、银、银合金、铝、铝合金中的任意一种。
可选地，所述第一金属膜层和所述第二金属膜层的材料相同，且均为银。
可选地，相邻两层所述介质膜层的材料不同，且所述介质膜层的材料为氧化铝、氧化钛、氧化硅、氟化镁、一氧化硅、氢化硅、氢氧化硅以及氮化硅中的任意一种。
本发明的另一方面，提供一种带通滤光片的制备方法，该方法包括：
提供基底层；
根据膜系结构依次在所述基底层上沉积各膜层得到带通滤光片，其中，所述膜系结构设定为依次在基底层上形成的第一介质膜堆、第一金属膜层、第二介质膜堆、第二金属膜层以及第三介质膜堆，且所述第一介质膜堆、所述第二介质膜堆以及所述第三介质膜堆分别由介质膜层堆叠形成，相邻两层所述介质膜层的折射率不同。
可选地，所述根据膜系结构依次在所述基底层上沉积各膜层得到带通滤光片还包括：
分别对所述第一介质膜堆和所述第一金属膜层之间，以及所述第二金属膜层和所述第三介质膜堆之间进行导纳匹配处理，以对所述膜系结构进行优化。
可选地，所述根据膜系结构依次在所述基底层上沉积各膜层得到带通滤光片包括：
采用射频磁控溅射、电子束蒸发、离子束辅助镀膜、原子层外延和MOCVD中的任意一种在所述基底层上沉积各膜层以得到带通滤光片。
本发明的有益效果包括：本申请的带通滤光片，包括基底层，以及依次在基底层上形成的第一介质膜堆、第一金属膜层、第二介质膜堆、第二金属膜层以及第三介质膜堆，第一介质膜堆、第二介质膜堆以及第三介质膜堆分别由介质膜层形成，且相邻两层介质膜层的折射率不同。如此，本申请的带通滤光片采用介质膜堆+金属膜层+介质膜堆+金属膜层+介质膜堆的五层膜系结构，其与传统的化学染料滤光片和传统的诱导滤光片不同，其具有较低的角度偏移特性，能够针对特殊的带通要求进行很好的匹配，以使得带通滤光片获得大角度范围内均匀平滑的光谱曲线图，尤其适用于锥形光入射(即光线以半锥角入射)，进而使得进入传感器的光线呈现良好的带通特性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的带通滤光片的结构示意图之一；
图2为现有技术中光线0°入射时某绿色滤光片的光谱曲线图；
图3为现有技术中光线分别0°、20°、40°和60°入射时某绿色滤光片的光谱曲线图；
图4为本发明实施例提供的带通滤光片的结构示意图之二；
图5为本发明实施例提供的带通滤光片在0°入射或者锥形光入射时的光谱曲线图；
图6为本发明实施例提供的表1在锥形光入射时的光谱曲线图；
图7为本发明实施例提供的表2在锥形光入射时的光谱曲线图；
图8为本发明实施例提供的表3在锥形光入射时的光谱曲线图；
图9为本发明实施例提供的带通滤光片的制备方法的流程图。
图标：100-带通滤光片；10-基底层；20-第一介质膜堆；30-第一金属膜层；40-第二介质膜堆；50-第二金属膜层；60-第三介质膜堆。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参照图1和图4，本实施例提供一种带通滤光片100，该带通滤光片100包括基底层10，以及依次在基底层10上形成的第一介质膜堆20、第一金属膜层30、第二介质膜堆40、第二金属膜层50以及第三介质膜堆60，第一介质膜堆20、第二介质膜堆40以及第三介质膜堆60分别由介质膜层形成，且相邻两层介质膜层的折射率不同。
如图2所示，图2为现有技术中0°入射时某绿色滤光片的光谱曲线图(做归一化处理)，在光线以0°入射时，该绿色滤光片使用介质膜如TiO2和SiO2多层堆叠而成，层数约为50-100层，厚度约为5μm-9μm。
然而，如图3所示，图3为现有技术中光线分别自0°、20°、40°和60°入射时某绿色滤光片的光谱曲线图，当光线入射角度变化时，光谱曲线会产生很大的角度偏移问题，导致在不同入射角时光谱曲线变形、综合透过率变差，无法在一定角度范围内(在图2和图3所示的实施例中，则为0°至60°范围内)都获得较高的透过率。由此可以看出，上述现有技术的绿色滤光片对入射角度较为敏感，在光线入射的大角度范围内，光谱曲线形状变差，通带和截止带变化较大，光谱曲线不再平滑。如此使得，导致各角度光线进入传感器时能量不在呈现带通特性。
与现有技术不同的是，第一，如图1所示，本申请提供的带通滤光片100，包括依次在基底层10上形成的第一介质膜堆20、第一金属膜层30、第二介质膜堆40、第二金属膜层50以及第三介质膜堆60，即本申请的带通滤光片100的膜系结构包括两个金属膜层和三个介质膜堆组合而成。
如此，将不同层数、不同厚度的膜层组合在一起，就形成一个具有分层结构的多层膜系，两个金属膜层和多个介质膜堆的多层膜组合相比纯介质膜的多层膜，在大角度入射时的透过率有更平滑的光谱，这对于传感器接收到的光线能量稳定性有很大的帮助。由此膜系结构制备的带通滤光片100，使得带通滤光片100能够针对特殊的带通要求进行很好的匹配，以使得滤光片获得大角度范围内均匀平滑的光谱曲线图。如图5所示，图5为本发明实施例提供的带通滤光片100在光线以0°入射或锥形光入射(半锥角为60°)时的光谱曲线图，其中五条光谱曲线分别为在五个波长范围内，每一个波长范围在光线以0°入射或者以锥形光入射(半锥角为60°)时所获得的光谱曲线图，本申请采用上述膜系结构制备的带通滤光片100，在各个波长范围内，可以获得大角度范围内(例如光线以0°入射、光线斜入射或者锥形光入射)均匀平滑的光谱曲线图。
本申请采用该膜系结构可以设计出不同透过率峰值、不同峰值透过率、不同透过带宽度、不同截止带深度和范围的低角度偏移效应的滤光片。可以用于多光谱技术，获得近紫外、可见光和近红外光谱区域内多个分段的带通光谱。特别适合锥形光入射的情况(为简便说明，本申请实施例下文所示出根据本申请所提供的膜系结构所得到的光谱曲线，主要是以锥形光入射为准)，满足宽角度范围内的透过率要求。使信号感应芯片具有更良好的性能。
第二，本申请提供的第一介质膜堆20、第二介质膜堆40以及第三介质膜堆60其分别由介质膜层形成。示例地，上述三种介质膜堆可以均为一层、两层、三层、四层、六层介质膜层等，也可以分别为一层、两层、三层、四层、六层介质膜层结构中的任意一种。应理解，上述一层、两层、三层、四层、六层介质膜层仅为本申请的一种示例，并非是对本申请介质膜层层数的限定，具体层数由本领域技术人员根据滤光效果及设计要求而定，在此不作限制。
第三，为了使得本申请的带通滤光片100的膜系结构形成多层膜结构，以实现本申请获得均匀平滑的光谱曲线图的目的，在本实施例中，该带通滤光片100的相邻两层介质膜层的折射率不同。
综上所述，本申请的带通滤光片100，包括基底层10，以及依次在基底层10上形成的第一介质膜堆20、第一金属膜层30、第二介质膜堆40、第二金属膜层50以及第三介质膜堆60，第一介质膜堆20、第二介质膜堆40以及第三介质膜堆60分别由介质膜层形成，且相邻两层介质膜层的折射率不同。如此，本申请的带通滤光片100采用介质膜堆+金属膜层+介质膜堆+金属膜层+介质膜堆的五层膜系结构，其与传统的化学染料滤光片和传统的诱导滤光片不同，其具有较低的角度偏移特性，能够针对特殊的带通要求进行很好的匹配，以使得带通滤光片100获得大角度范围内均匀平滑的光谱曲线图，尤其适用于锥形光入射(即光线以半锥角入射)，进而使得进入传感器的光线呈现良好的带通特性。
示例地，在本实施例中，相邻两层介质膜层为高折射率膜层和中折射率膜层、高折射率膜层和低折射率膜层，以及中折射率膜层和低折射率膜层的其中一种，其中，高折射率膜层的折射率大于1.90，示例地，可以选取氧化钛、氧化铌、氧化钽、氧化铪、氧化锆、氮化硅等作为高折射率材料。中折射率膜层的折射率在1.52至1.90之间，示例地，选取氧化硅为中折射率材料。低折射率膜层的折射率小于1.52。示例地，选取氧化硅、氟化镁作为低折射率材料。即，本申请的膜系结构为分别在第一金属膜层30和第二金属膜层50相对两侧分别增加高低折射率交替的介质膜堆。
上述第一介质膜堆20，在本实施例中，示例地，第一介质膜堆20以第一预设堆叠结构堆叠形成，第一预设堆叠结构形式可以为：(AB)nC或(AB)n+1，其中，A和B分别为折射率不同的介质膜层，C为与B折射率不同的介质膜层，n为循环次数，且n为大于或等于0的整数。
应理解，当第一介质膜堆20的结构形式为(AB)nC时，(AB)nC是指第一介质膜堆20以介质膜层A和介质膜层B(其中A和B分别为折射率不同的介质膜层)循环堆叠n次并与介质膜层C组合堆叠而成。示例地，当循环0次时，第一介质膜堆20为介质膜层C；当循环1次时，第一介质膜堆20为介质膜层A+介质膜层B+介质膜层C；当循环2次时，第一介质膜堆20为介质膜层A+介质膜层B+介质膜层A+介质膜层B+介质膜层C，以此类推。当第一介质膜堆20的结构形式为(AB)n+1时，同理可得。而上述两种第一预设堆叠结构中循环次数的确定可由本领域技术人员根据实际需求而定。
示例地，当第一介质膜堆20的结构形式为(AB)nC时，第一介质膜堆20可以为(HL)nH、(HM)nH、(ML)nH、(HL)nM、(HM)nM、(ML)nM、(HL)nL、(HM)nL或者(ML)nL等。当第一介质膜堆20的结构形式可以为(AB)n+1时，第一介质膜堆20可以为(HL)n+1、(HM)n+1或者(ML)n+1。其中，H、M、L分别为折射率不同的介质膜层，例如，H可以表示高折射率膜层、M可以表示中折射率膜层、L可以表示低折射率膜层。
进一步地，在本实施例中，当第一预设堆叠结构形式为(AB)nC时，C优选为中折射率膜层，其中，中折射率膜层的折射率在1.52至1.90之间。如此一来，和第一金属膜层30直接接触的介质膜层则为中折射率介质膜层。中折射率膜层可以增强和金属膜层的结合力，尤其当第一金属膜层30采用银膜层时，银膜层普遍与介质膜层的结合力不好，容易出现膜层脱落现象，导致产品变差。采用中折射率膜层作为与第一金属膜层30相接触的介质膜层，中折射率膜层作用在银层的一侧，其两者接触效果较好，可以有效地避免膜系结构的各膜层脱膜现象。
上述第三介质膜堆60，在本实施例中，示例地，第三介质膜堆60以第二预设堆叠结构堆叠形成，第二预设堆叠结构形式为：C(BA)n或(BA)n+1，其中，A和B分别为折射率不同的介质膜层，C为与B折射率不同的介质膜层，n为循环次数，且n为大于或等于0的整数。而上述两种第二预设堆叠结构中循环次数的确定也可由本领域技术人员根据实际需求而定。
应理解，当第三介质膜堆60的结构形式为C(BA)n时，C(BA)n是指第三介质膜堆60以介质膜层C，以及介质膜层B与介质膜层A(其中A和B分别为折射率不同的介质膜层)循环堆叠n次组合堆叠而成。示例地，当循环0次时，第三介质膜堆60为介质膜层C；当循环1次时，第三介质膜堆60为介质膜层C+介质膜层B+介质膜层A；当循环2次时，第三介质膜堆60为介质膜层C+介质膜层B+介质膜层A+介质膜层B+介质膜层A，以此类推。当第三介质膜堆60的结构形式为(BA)n+1时，同理可得。
示例地，当第三介质膜堆60的结构形式为C(BA)n时，第三介质膜堆60可以为H(LH)n、H(MH)n、H(LM)n、M(LH)n、M(MH)n、M(LM)n、L(LH)n、L(MH)n、L(LM)n。当第三介质膜堆60的结构形式可以为(BA)n+1时，第三介质膜堆60可以为(LH)n+1、(MH)n+1或者(LM)n+1。其中，H、M、L分别为折射率不同的介质膜层，例如，H可以表示高折射率膜层、M可以表示中折射率膜层、L可以表示低折射率膜层。
进一步地，在本实施例中，当第二预设堆叠结构形式为C(BA)n时，C为中折射率膜层，中折射率膜层的折射率在1.52至1.90之间。应理解，当在此结构形式下，其与第一预设堆叠结构形式为(AB)nC时，采用中折射率膜层作为与第一金属膜层30相接触的介质膜层所产生的效果相同，由于该效果以在前文做了详细阐述，故在此不再赘述。
示例地，在本实施例中，第二介质膜堆40中分别与第一金属膜层30和第二金属膜层50相接触的介质膜层也为中折射率膜层。这样一来，第一金属膜层30和第二金属膜层50的相对两侧，可以分别与中折射率膜层相接触，中折射率膜层分别作用在金属膜层的相对两侧，可以有效提高介质膜层和金属膜层的结合力，进而有效地避免膜系结构的各膜层脱膜现象。
另外，第二介质膜堆40可以为一层介质膜层，也可以为至少两层介质膜层堆叠而成，示例地，可以为单层结构、或者双层结构(两层结构的介质膜层折射率不同)、三层结构(相邻两层介质膜层的折射率不同)以及多层结构等。示例地，当为三层及以上结构时，可以为MHM结构或者M(HLH)nM等，n为大于或等于1的整数。其中，H、M、L分别为折射率不同的介质膜层，例如，H可以表示高折射率膜层、M可以表示中折射率膜层、L可以表示低折射率膜层。优选地，第二介质膜堆40左右两侧最外侧的介质膜层为中折射率介质膜层，这样，第二介质膜堆40分别靠近第一金属膜层30和第二金属膜层50的两层介质膜层均为中折射率膜层，使得整个膜系结构的结合力较佳。
进一步地，在本实施例中，第一金属膜层30和第二金属膜层50的材料相同，且为金、金合金、银、银合金、铝、铝合金中的任意一种。优选地，在本实施例中，该第一金属膜层30和第二金属膜层50的材料同选银膜，因为银膜层具有很高的消光系数和折射率之比，容易实现对角度不敏感的性能。
另外，相邻两层介质膜层的材料不同，具体地，本实施例中的介质膜层，可以是氧化铝、氧化钛、氧化硅、氟化镁、一氧化硅、氢化硅、氢氧化硅、氮化硅，或其它能满足光谱特性需求的材料。
优选地，各层的介质膜层可以选用氧化铝、氧化钛和氧化硅中的任意一种，因为这三种材料具有良好、稳定的性能，适宜批量生产且具有环境耐受性。
请参照图9，本实施例还提供一种带通滤光片100的制备方法，该带通滤光片100的制备方法用以制备上述带通滤光片100，该方法具体包括如下步骤：
S200：提供基底层10。示例地，在本实施例中，上述基底层10可以选用透明片体材料。
S300：根据膜系结构依次在基底层10上沉积各膜层得到带通滤光片100，其中，膜系结构设定为依次在基底层10上形成的第一介质膜堆20、第一金属膜层30、第二介质膜堆40、第二金属膜层50以及第三介质膜堆60。且第一介质膜堆20、第二介质膜堆40以及第三介质膜堆60分别由介质膜层堆叠形成，相邻两层介质膜层的折射率不同。即，在本实施例中，该方法所依据的膜系结构为第一介质膜堆20+第一金属膜层30+第二介质膜堆40+第二金属膜层50+第三介质膜堆60的五层膜系结构。
本申请所提供的带通滤光片100的制备方法，通过根据膜系结构依次在基底层10上沉积各膜层得到带通滤光片100，且该膜系结构设定为依次在基底层10上形成的第一介质膜堆20、第一金属膜层30、第二介质膜堆40、第二金属膜层50以及第三介质膜堆60，第一介质膜堆20、第二介质膜堆40以及第三介质膜堆60分别由至少两层介质膜层堆叠形成，且相邻两层介质膜层的折射率不同。如此，本申请的带通滤光片100的制备方法在介质膜堆+金属膜层+介质膜堆+金属膜层+介质膜堆的五层膜系结构的基础上制备的带通滤光片100，其与传统的带通滤光片100的制备方法不同，通过本申请所提供的方法制备的带通滤光片100相对现有技术来说具有较低的角度偏移特性，能够针对特殊的带通要求进行很好的匹配，以使得带通滤光片100获得大角度范围内均匀平滑的光谱曲线图，特别适合锥形光入射的情况，其可以满足宽角度范围内的透过率要求，进而使得进入传感器的光线呈现良好的带通特性。
考虑到不同的滤光效果的需求，本申请的带通滤光片100的制备方法，在上述步骤S300的基础上，还包括如下步骤：
分别对第一介质膜堆20和第一金属膜层30之间，以及第二金属膜层50和第三介质膜堆60之间进行导纳匹配处理，以对膜系结构进行优化。
即在对上述膜系结构进行导纳匹配处理，以对上述膜系结构进行优化之后，再依次在基底层10上沉积各膜层以得到带通滤光片100。也就是说，需要根据不同的滤光效果需求，在上述步骤S300的膜系结构的基础结构之上，还需要对第一介质膜堆20和第一金属膜层30之间，以及第二金属膜层50和第三介质膜堆60之间进行导纳匹配处理，从而获得适用于不同滤光效果的带通滤光片100。
需要说明的是，第一，在本实施例中，上述导纳匹配处理主要需要优化处理的参数为各介质膜层的厚度和介质膜堆各自的层数。通过调整其层数和每层膜的厚度，获得了大角度范围内均匀平滑的通带和具有较低透过率的截止带的带通滤光片100。
第二，分别对第一介质膜堆20和第一金属膜层30之间，以及第二金属膜层50和第三介质膜堆60之间进行导纳匹配处理。即为在上述基础膜系结构的基础上进行导纳匹配处理之后，将会得到优化后的膜系结构，具体地，导纳匹配处理的方式本领域技术人员可根据现有技术而定。例如，通过人工计算的方式获得，或者通过计算机相关软件进行自动模拟计算的方式进行优化获得。比如：每增加一层薄膜，整个膜系都可以用一个新的导纳表示。于是就有了多层膜的设计方法。进入到计算机软件中，只要把目标值输入膜系设计相关软件(通过理论公式计算)，就可以得到目标值接近的每一层的厚度。由于进行模拟计算的相关计算机软件为现有技术，故本申请对此不做赘述。
这样，根据层数和厚度得出优化后的膜系结构之后，再根据优化后的膜系结构制备带通滤光片100，从而得到符合相应滤光效果的带通滤光片100。
示例地，当本申请需要实现红色滤光效果时，在本实施例中，该膜系结构的层数及厚度优化后，各项参数可以参考表1所示。
表1：
需要说明的是，上表所示出的各膜层的材料和对应厚度只是本申请实施例给出的其中一种示例而已，并非是对实现红色滤光效果的各项参数的具体限制。根据本申请的上表所示出的各项参数值对应的膜系结构制备的带通滤光片100，经过滤光处理之后得到的光谱曲线在锥形光入射(半锥角为60°)时可参见图6所示。
示例地，当本申请需要实现绿色滤光效果时，在本实施例中，该膜系结构的层数及厚度优化后，各项参数可以参考表2所示。
表2：
| 层数序号 | 膜层材料 | 厚度nm |
| 1 | SiO<sub>2</sub> | 30 |
| 2 | TiO<sub>2</sub> | 122 |
| 3 | SiO<sub>2</sub> | 240 |
| 4 | TiO<sub>2</sub> | 67 |
| 5 | SiO<sub>2</sub> | 129 |
| 6 | TiO<sub>2</sub> | 15 |
| 7 | Al2O<sub>3</sub> | 18 |
| 8 | Ag | 52 |
| 9 | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 18 |
| 10 | TiO<sub>2</sub> | 19 |
| 11 | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 69 |
| 12 | Ag | 31 |
| 13 | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 19 |
| 14 | TiO<sub>2</sub> | 18 |
| 15 | SiO<sub>2</sub> | 95 |
| 16 | TiO<sub>2</sub> | 69 |
| 17 | SiO<sub>2</sub> | 174 |
| 18 | TiO<sub>2</sub> | 35 |
| 19 | SiO<sub>2</sub> | 99 |
同理，上表所示出的各膜层的材料和对应厚度只是本申请实施例给出的其中一种示例而已，并非是对实现绿色滤光效果的各项参数的具体限制。根据本申请的上表所示出的各项参数值对应的膜系结构制备的带通滤光片100，经过滤光处理之后得到的光谱曲线在锥形光入射(半锥角为60°)时可参见图7所示。
示例地，当本申请需要实现蓝色滤光效果时，在本实施例中，该膜系结构的层数及厚度优化后，各项参数可以参考表3所示。
表3：
| 层数序号 | 膜层材料 | 厚度nm |
| 1 | SiO<sub>2</sub> | 50 |
| 2 | TiO<sub>2</sub> | 89 |
| 3 | SiO<sub>2</sub> | 57 |
| 4 | TiO<sub>2</sub> | 57 |
| 5 | SiO<sub>2</sub> | 69 |
| 6 | TiO<sub>2</sub> | 15 |
| 7 | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 15 |
| 8 | Ag | 46 |
| 9 | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 15 |
| 10 | TiO<sub>2</sub> | 15 |
| 11 | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 45 |
| 12 | Ag | 55 |
| 13 | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | 111 |
| 14 | TiO<sub>2</sub> | 57 |
| 15 | SiO<sub>2</sub> | 69 |
| 16 | TiO<sub>2</sub> | 24 |
| 17 | SiO<sub>2</sub> | 104 |
同理，上表所示出的各膜层的材料和对应厚度只是本申请实施例给出的其中一种示例而已，并非是对实现蓝色滤光效果的各项参数的具体限制。根据本申请的上表所示出的各项参数值对应的膜系结构制备的带通滤光片100，经过测试处理之后得到的光谱曲线在锥形光入射(半锥角为60°)时可参见图8所示。
进一步地，上述步骤S300中本申请在基底层10上沉积各膜层得到带通滤光片100，具体包括：
采用射频磁控溅射、电子束蒸发、离子束辅助镀膜、原子层外延和MOCVD中的任意一种在基底层10上沉积各膜层以得到带通滤光片100。
示例地，当采用电子束蒸发镀膜方式制备带通滤光片100时，可包括如下流程：选取镀膜材料；根据要求设计膜系结构；真空镀达到10-3Pa甚至更高时开始镀膜；使用离子源辅助沉积，提高膜层质量和性能，且交替沉积所需膜层；镀完后测试各角度透过和反射光谱。具体所用参数可参见表4所示。
表4：
示例地，当采用射频磁控溅射镀膜方式制备带通滤光片100时，可包括如下流程：选取镀膜材料；根据要求设计膜系结构；真空镀达到10-3Pa甚至更高时开始镀膜；使用RF源或者ICP源或者CCP源等进行氧化，获得所需的介质膜层，交替沉积所需膜层；镀完后测试透过和反射光谱。具体所用参数可参见表5所示。
表5：
应理解，上述两种制备方式只是本申请的两种示例而已，不应当视为对本申请的限制。
以上所述仅为本发明的可选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种带通滤光片，其特征在于，由基底层，以及依次在所述基底层上形成的第一介质膜堆、第一金属膜层、第二介质膜堆、第二金属膜层以及第三介质膜堆组成，所述第一介质膜堆、所述第二介质膜堆以及所述第三介质膜堆分别由介质膜层形成，且相邻两层所述介质膜层的折射率不同。
2.根据权利要求1所述的带通滤光片，其特征在于，相邻两层所述介质膜层为高折射率膜层和中折射率膜层、高折射率膜层和低折射率膜层，以及中折射率膜层和低折射率膜层的其中一种，其中，所述高折射率膜层的折射率大于1.90，所述中折射率膜层的折射率在1.52至1.90之间，所述低折射率膜层的折射率小于1.52。
3.根据权利要求1所述的带通滤光片，其特征在于，所述第一介质膜堆以第一预设堆叠结构堆叠形成，所述第一预设堆叠结构形式为：(AB)nC或(AB)n+1，其中，A和B分别为折射率不同的介质膜层，C为与B折射率不同的介质膜层，n为循环次数，且n为大于或等于0的整数。
4.根据权利要求3所述的带通滤光片，其特征在于，当所述第一预设堆叠结构形式为(AB)nC时，所述C为中折射率膜层，所述中折射率膜层的折射率在1.52至1.90之间。
5.根据权利要求1或者3所述的带通滤光片，其特征在于，所述第三介质膜堆以第二预设堆叠结构堆叠形成，所述第二预设堆叠结构形式为：C(BA)n或(BA)n+1，其中，A和B分别为折射率不同的介质膜层，C为与B折射率不同的介质膜层，n为循环次数，且n为大于或等于0的整数。
6.根据权利要求5所述的带通滤光片，其特征在于，当所述第二预设堆叠结构形式为C(BA)n时，所述C为中折射率膜层，所述中折射率膜层的折射率在1.52至1.90之间。
7.根据权利要求1所述的带通滤光片，其特征在于，所述第一金属膜层和所述第二金属膜层的材料相同，且为金、金合金、银、银合金、铝、铝合金中的任意一种。
8.根据权利要求7所述的带通滤光片，其特征在于，所述第一金属膜层和所述第二金属膜层的材料相同，且均为银。
9.根据权利要求1所述的带通滤光片，其特征在于，相邻两层所述介质膜层的材料不同，且所述介质膜层的材料为氧化铝、氧化钛、氧化硅、氟化镁、一氧化硅、氢化硅、氢氧化硅以及氮化硅中的任意一种。
10.一种带通滤光片的制备方法，其特征在于，包括：
提供基底层；
根据膜系结构依次在所述基底层上沉积各膜层得到带通滤光片，其中，所述膜系结构由依次在基底层上形成的第一介质膜堆、第一金属膜层、第二介质膜堆、第二金属膜层以及第三介质膜堆组成，且所述第一介质膜堆、所述第二介质膜堆以及所述第三介质膜堆分别由介质膜层堆叠形成，相邻两层所述介质膜层的折射率不同。
11.根据权利要求10所述的带通滤光片的制备方法，其特征在于，所述根据膜系结构依次在所述基底层上沉积各膜层得到带通滤光片还包括：
分别对所述第一介质膜堆和所述第一金属膜层之间，以及所述第二金属膜层和所述第三介质膜堆之间进行导纳匹配处理，以对所述膜系结构进行优化。
12.根据权利要求10所述的带通滤光片的制备方法，其特征在于，所述根据膜系结构依次在所述基底层上沉积各膜层得到带通滤光片包括：
采用射频磁控溅射、电子束蒸发、离子束辅助镀膜、原子层外延和MOCVD中的任意一种在所述基底层上沉积各膜层以得到带通滤光片。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Bandpass filter and its preparation method Effective date of registration: 20230801 Granted publication date: 20230103 Pledgee: Industrial and Commercial Bank of China Limited Taizhou Branch Pledgor: ZHEJIANG CRYSTAL-OPTECH Co.,Ltd. Registration number: Y2023330001597 |
|
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20240102 Granted publication date: 20230103 Pledgee: Industrial and Commercial Bank of China Limited Taizhou Branch Pledgor: ZHEJIANG CRYSTAL-OPTECH Co.,Ltd. Registration number: Y2023330001597 |