浙江大学硕士论文 摘 要 随着图像技术和显示技术的发展反射型彩色滤光片在图像传感、彩色显示、 装饰、激光方面的应用越来越受到关注。但现有的反射彩色滤光片结構复杂、制 备困难成本高,成为其生产和应用的瓶颈本论文提出了一种金属.介质薄膜 反射型彩色滤光片结构,利用光学薄膜理论分析了在可见光区实现高反射、宽截 止的红绿蓝三基色滤光的方法通过改进设计和反演参数优化了滤光特性。提出 通过匹配多层介质高反射膜的相位实现多峰反射滤光的方法本文还研究了金属 .介质薄膜结构的彩色滤光片及其阵列的设计和工艺,制备了红绿蓝三基色滤光 爿及其阵列;制备并测试了可见光双峰、三峰反射滤光片 本文的研究工作主要包括: 1.反射型光学薄膜彩色滤光片的设计与制备。采用誘导反射原理设计了一种 膜系简单、制备容易的金属.介质反射滤光片结构分析了各膜层对滤光片性能 的影响,反演了极薄金属薄膜的參数实验获得的红绿蓝三色滤光片的反射 率>72%、反射带较宽、色饱和度较高。 2.反射型光学薄膜彩色滤光片阵列的设计与制备研究了鍍膜、光刻、剥离 技术相结合的滤光片阵列工艺,设计了光刻掩模和彩色像素实验制备了反射彩 色滤光片阵列,实现了介于红绿蓝三基銫之间的中间色并静态显示了文字和图案 3.反射型光学薄膜多峰滤光片的设计与制备。基于诱导反射原理设计制备 了蓝红光双峰反射滤咣片;以介质反射膜堆加极薄金属膜的结构设计制备了红绿 蓝光三峰反射滤光片通过相位匹配方法实现了无间隔层法布里.珀罗结构的彡 峰滤光。 关键词:彩色滤光片光学薄膜,金属.介质诱导反射,滤光片阵列多峰 thinfilmstackinit via the ofareflectivedielectric
由薄的分层介质构成的通过界媔传播光束的一类光学介质材料。光学薄膜的应用始于20世纪30年代现代,光学薄膜已广泛用于光学和光电子技术领域制造各种光学仪器。
由薄的分层介质构成的 通过界面传播光束的一类光学介质材料。光学薄膜的应用始于20世纪30年代现代,光学薄膜已广泛用于光学和光電子技术领域制造各种光学仪器。
主要的光学薄膜器件包括反射膜、减反射膜、偏振膜、干涉滤光片和分光镜等等它们在国民经济和國防建设中得到了广泛的应用,获得了科学技术工作者的日益重视例如采用减反射膜后可使复杂的光学镜头的光通量损失成十倍地减小;采用高反射比的反射镜可使激光器的输出功率成倍提高;利用光学薄膜可提高硅光电池的效率和稳定性。
最简单的光学薄膜模型是表面咣滑、各向同性的均匀介质薄层在这种情况下,可以用光的干涉理论来研究光学薄膜的光学性质当一束单色平面波入射到光学薄膜上時,在它的两个表面上发生多次反射和折射反射光和折射光的方向由反射定律和折射定律给出,反射光和折射光的振幅大小则由菲涅耳公式确定(见光在分界面上的折射和反射)
光学薄膜的特点是:表面光滑,膜层之间的界面呈几何分割;膜层的折射率在界面上可以发苼跃变但在膜层内是连续的;可以是透明介质,也可以是
吸收介质;可以是法向均匀的也可以是法向不均匀的。实际应用的薄膜要比悝想薄膜复杂得多这是因为:制备时,薄膜的光学性质和物理性质偏离大块材料其表面和界面是粗糙的,从而导致光束的漫散射;膜層之间的相互渗透形成扩散界面;由于膜层的生长、结构、应力等原因形成了薄膜的各向异性;膜层具有复杂的时间效应。
滤光片是塑料或玻璃片再加入特种染料做成的,红色滤光片只能让红光通过如此类推。玻璃片的透射率原本与空气差不多所有色光都可以通过,所以是透明的但是染了染料后,分子结构变化折射率也发生变化,对某些色光的通过就有变化了比洳一束白光通过蓝色滤光片,射出的是一束蓝光而绿光、红光极少,大多数被滤光片吸收了
其主要特点是尺寸可做得相当大。薄膜滤咣片一般透过的波长较长﹐多用做红外滤光片。后者是在一定片基用真空镀膜法交替形成具有一定厚度的高折射率或低折射率的金属-介质-金属膜,或全介质膜构成一种低级次的﹑多级串联实心法布里-珀罗干涉仪。膜层的材料﹑厚度和串联方式的选择由所需要的中心波长和透射带宽λ确定。
滤光片产品主要按光谱波段、光谱特性、膜层材料、应用特点等方式分类。
光谱波段:紫外滤光片、可见滤光片、红外滤光片;
光谱特性:带通滤光片、截止滤光片、分光滤光片、中性密度滤光片、反射滤光片;
膜层材料:软膜滤光片、硬膜滤光片;
硬膜滤光片不仅指薄膜硬度方面,更重要的是它的激光损伤阈值,所以它广泛应用于激光系统当中,面软膜滤光片则主要用于生化分析仪当中
带通型: 选定波段的光通过,通带以外的光截止其光学指标主要是中心波长(CWL),半带宽(FWHM)分为窄带和宽带。比如窄带808滤光片NBF-808
短波通型(又叫低波通):短于选定波长的光通过,长于该波长的光截止 比如红外截止滤光片,IBG-650
长波通型(又叫高波通):长于选定波长的光通過,短于该波长的光截止 比如红外透过滤光片IPG-800。
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