3-2光学薄膜系统设计

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1、§2.4干涉截止虑光片1）什么叫干涉截止滤光片：利用多光束干涉原理，让某一波长范围的光束高透，而让偏离这一波长区域的光束变为高反的光学膜片。2）种类：长波通滤光片：让比某波长长的光束通过而滤掉比那波长短的光束。短波通滤光片：让比某波长短的光束通过而滤掉比那波长长的光束。带通滤光片：让某窄区段的波长光束通过而滤掉此区以外的光束。短波通滤光片的典型特性长波通滤光片的典型特性滤光片的特性通常由下列参数确定：（1）透射曲线开始上升（或下降）时的波长，以及此曲线上升（或下降）的许可斜率。定义截止陡度：80%5%S100过渡区中透射率为50％时对应15%的波长常被称为截止波长λc（2）

2、高透射带的光谱宽度、平均透射率以及在此透射带内许可的最小透射率。（3）反射带（或称抑制带）的光谱宽度以及在此范围内所许可的最大透射率。膜层特性介绍干涉截止滤光片的基本膜系类型也是周期性多层膜系(LH)s。这类膜系的基本特征是一连串的高反带间隔以一连串的高透带。高反短波通长波通所以，这类膜系：1）并不能实现以某一波长为界，一侧高透，另一侧高反（没有任何膜系能实现）。只是在某一有限的波段，实现以某一波长为界实现一侧高透，另一侧高反。2）即使是同一种周期性的膜堆(LH)s，也是既可以做短波通滤光片，也可以做长波通滤光片。3）高反镜、分束镜都是利用它的反射带，而滤光片是既用它的反射带，又用它的透射带

3、。干涉滤光片既要关心它的反射特性，又要注意它的透射特性。通带中存在有明显的波纹，当波纹较大时会严重地损害透射带的性能，可以修正膜系以压缩或消除这些波纹。如果λ/4膜堆HL的两侧各加一个()或()层，不会大幅改变膜系的性能，这样22可把标准的λ/4膜堆转化为一个标准的对称周期结构。干涉截止滤光片的基本膜系是周期性多层膜系(LH)s。实际使用时往往将该膜系的两侧各加一/8膜层，即两种可能结构:HHLLLHLHLHLHL...,或HLHLHLH...,可统称为2222（0.5pq0.5p）周期性膜系,即HHHHsLHLHL()L2222LLLLsHLHLH()H2222s这两种膜系的反射特性

4、与LH相同。膜系(LH)s与(0.5HL0.5H)s或(0.5LH0.5L)s：相同的反射带和透射带分布，相同的高反射带宽。良好长波通滤光片的膜系为：HHFor(L),2HLHHHHs22LHLHL()L(nn)2n2n22HLHL2222nH[cos]2nn2nnHLHLE222(nn)nnHLHLcos良好短波通滤光片的膜系为：2nn2nnHLHLLLFor(H),2LH22LLLLs(nn)2n2n2HLHLH()H2HLLHn[cos]L2nn2nn2222EHLHL222(nn)nnHLLHcos2nn2nnHLHL运

5、用对称周期结构等效折射率理论可以分析膜系透射带的特性。对称周期结构等效为单层膜，这个等效的单层膜的折射率为等效折射率，位相厚度为各个基本周期之和。»长波通截止滤光片(0.5HL0.5H)s»短波通截止滤光片(0.5LH0.5L)s等效导纳(H:2.35,L:1.45)0.5HL0.5H0.5LH0.5Lg(λ0/λ)EE0.01.841.840.21.821.870.41.731.960.61.532.220.80.853.981.0虚数-截止区虚数-截止区1.26.460.521.43.600.941.63.171.071.83.031.122.0虚设虚设G(0.5HL0.5H)10AG(

6、0.5LH0.5L)10A以nH=2.3，nL=1.38为例HH对于基本周期(L)，在长波侧22等效折射率nnn1.78，在eHL玻璃基片上可以产生一个良好的长波通截止滤光片。LL对于基本周期(H)，在短波侧22等效折射率nenHnL1.78，在玻璃基片上可以产生一个良好的短波通截止滤光片。图15层长波通滤光片和一个15层短波通滤光片透射带的波纹问题在整个透射带可等效成一个具有确定的折射率E和相位厚度的单层膜。通常波纹幅度大小是由等效折射率与基片和入射介质的匹配程度决定的，而波纹的密度是由周期数多少决定的，因为周期数多，那么这个等效层的厚度就大，高级次干涉峰就会靠的很近，波纹就

7、密。在整个透射带，透过率在两个极值之间振荡：2－0gR1+0g膜厚4的偶数倍，膜层变为虚设层22－E0gR22+E0g膜厚4的奇数倍产生波纹的原因：1）等效光学导纳失配(波纹的幅度)(R-R0)；122）等效位相厚度随波长变化。222－－E00ggRR,压缩波纹的方法122++E00gg选取适当的