濾光片的圖形化是許多光學系統(tǒng)與設(shè)備小型化、集成化發(fā)展的關(guān)鍵問題之一,在多光譜成像、探測、信息傳感等領(lǐng)域起著重要作用。本文圍繞濾光片圖形化技術(shù)展開,對幾種不同的濾光片圖形化進行了研究分析,主要涉及如下內(nèi)容:首先簡要介紹了濾光片的常見類型與發(fā)展情況,同時也對濾光片圖形化的應用領(lǐng)域進行了說明。介紹了常見圖形化方法,著重對光刻技術(shù)的主要工藝進行了原理闡述,并討論了各步驟以及參數(shù)對濾光片圖形化的影響。其次研究了圖形化吸收器在航天中的作用,設(shè)計了金屬-介質(zhì)結(jié)構(gòu)的可圖形化寬波段吸收器膜系,并在離子輔助沉積設(shè)備中制備得到寬波段的吸收器,400-1100nm波段平均反射率僅有0.9%,且在50°入射角以內(nèi)具有很好的角度不敏感性。最后用光刻-濕法刻蝕的方法圖形化得到了雙軸太陽敏感器的掩膜玻璃。然后,研究了五通道濾光片的制備及圖形化方法。選擇雙截止組合結(jié)構(gòu),以TiO2、SiO2為高低折射率介質(zhì),設(shè)計了可見-近紅外五通道的帶通濾光片膜系。采用離子輔助沉積技術(shù)制備了各個通道的濾光片,濾光片具有良好的陡度和深截止,每個通道透過率在93%以上,且中心波長偏移在3.5nm以內(nèi)。最后沿用第三章中設(shè)計的吸收膜系,對多通道... 

【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１濾光片作用示意圖??

浙江大學碩士專業(yè)學位論文??１．２濾光片的發(fā)展??濾光片自誕生以來，隨著應用場景的拓展，其種類也在不斷地增加。一般地，根據(jù)??濾光片工作方式的不同，傳統(tǒng)的濾光片可分為吸收型濾光片與干涉型濾光片。除此之外，??隨著對微納領(lǐng)域的研究日新月異，精密加工能力越來越強，更多基于微納結(jié)構(gòu)的新型濾??光片也不斷為問世。??１．２．１吸收型濾光片??吸收型濾光片主要通過選擇性地吸收入射光中特定波段的光，實現(xiàn)透射光譜或反射??光譜的能量調(diào)制。吸收型濾光片一般通過往器件里摻雜金屬（離子）或者染料實現(xiàn)。器??件中摻雜離子攜帶的電子一直在運動，當入射光中某部分波長的光能量滿足躍遷條件時，??電子吸收光波能量，由低能級向高能級躍遷，實現(xiàn)對入射光譜的選擇性吸收。而染料濾??光片中的染料含有大量的氮氮雙鍵、苯環(huán)等共軛體系，當有不同波長的光照射到共軛體??系上時，共軛體系會吸收某段波長的能量，從而顯現(xiàn)出特定的顏色。??作為相對容易獲取的濾光手段，吸收型濾光片很早就被人們應用在生活中。人們選??擇有色坡璃作為窗坡璃的材料，這樣能夠讓房間出現(xiàn)絢麗多彩的效果。這種技術(shù)有史記??載最早運用于１０世紀。現(xiàn)在世界上保存最古老的彩色破璃窗是德國奧格斯堡大教堂的彩??色坡璃窗，建成于１２世紀早期，教堂的窗戶利用有色玻璃拼出帶有先知的圖案［８］。??ＩＭＳ??ＭＢ??圖１．２奧格斯堡大教堂的彩色破璃窗??近代光學中，吸收型濾光片常用于相機攝影機的濾色部件，實現(xiàn)對畫面色彩的校正，??２??

浙江大學碩士專業(yè)學位論文??中常添加紅外濾光片來阻擋不需要的紅外光進入系統(tǒng)。??帶通濾光片能夠?qū)⑼干鋷РㄩL范圍兩側(cè)的光進行有效的阻隔，選擇性地允許小范圍??波段光透射。通常根據(jù)通帶范圍的大小，可以將帶通濾光片分為窄帶濾光片和寬帶濾光??片。帶通濾光片是各種光學系統(tǒng)的重要組成部分，尤其在成像系統(tǒng)中，帶通濾光片能夠??有效地降低系統(tǒng)中的雜散光的影響，顯著提高信噪比和成像質(zhì)量，發(fā)揮著無法替代的作??用。??１．２．３新型濾光片??隨著各種微納加工技術(shù)的不斷進步，各種基于微納結(jié)構(gòu)的濾光片不斷涌現(xiàn)�，F(xiàn)階段??已經(jīng)實現(xiàn)的包括一維以及二維亞波長級的光柵濾光片、基于納米顆粒的彩色濾光片、利??用仿生原理構(gòu)造的類蝴蝶翅膀鱗片結(jié)構(gòu)的彩色濾光片和基于微納結(jié)構(gòu)的角度不敏感吸收??１．２．３．?１亞波長級的光柵濾光片??通常而言，亞波長級光柵濾光片的光柵周期小于參考波長，入射光照射時，不會發(fā)??生高級次衍射。這種濾光片可以通過光柵周期尺寸、占空比以及每個周期結(jié)構(gòu)的形狀實??現(xiàn)對濾光片光譜的調(diào)整。??ｓ｜ｓｓｊｊｊｓｓｓｓ＾＾＝＝ｉ??—（ａ）??（ｂ）???ｓｓＢｓａｓｓｓＢＢＳ＾ＧＰ＾??（Ｃ）?（ｄ）??圖１．?３光柵濾光片的ＳＥＭ照片（ａ）紅色（周期為４００?ｎｍ，線寬為２７９?ｎｍ）?，?（ｂ）綠色（周期為??３５０?ｎｍ，線寬為２３１?ｒｕｎ）和（ｃ）藍色（周期為４４０?ｎｍ，線寬為１７７?ｎｍ）?；?（ｄ）藍色濾光片的斜視??圖［１。］。??４??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]雷竹冠層葉片反射光譜特征及其對葉片水分變化的響應[J]. 張瑋,王鑫梅,潘慶梅,謝錦忠,張勁松,孟平.  林業(yè)科學研究. 2019(03)
[2]表面等離子電磁波吸收器發(fā)展及應用[J]. 黎永前,余洋,蘇磊.  光學精密工程. 2019(03)
[3]W/VO2周期性納米盤陣列可調(diào)中紅外寬頻吸收器[J]. 李政鵬,李毅,黃雅琴,裴江恒,田蓉,劉進,周建忠,方寶英,王曉華,肖寒.  光子學報. 2019(01)
[4]雙光束超分辨激光直寫納米加工技術(shù)[J]. 曹耀宇,謝飛,張鵬達,李向平.  光電工程. 2017(12)
[5]High sensitivity SPR sensor for liquid phase sample with Ag/PbS/Graphene hybrid nanostructure[J]. Kexiu Dong,Yanping Ji,Jiajia Mi,Xiaotong Zhao,Bin Wu,Wangxia Huang,Jianping Shi.  光電工程. 2017(02)
[6]一種用于超光譜成像系統(tǒng)中消高級次光譜集成濾光片的設(shè)計與研制[J]. 段微波,李大琪,余德明,劉保劍,劉定權(quán).  紅外與毫米波學報. 2016(04)
[7]高分一號多光譜遙感數(shù)據(jù)的面向?qū)ο蠓诸怺J]. 劉書含,顧行發(fā),余濤,王珂,張周威,鞠頌.  測繪科學. 2014(12)
[8]高分辨率表面等離子體顯微鏡綜述[J]. 蔡浩原.  中國光學. 2014(05)
[9]基于亞波長二維光柵的入射角不敏感顏色濾光片研究[J]. 洪亮,楊陳楹,沈偉東,葉輝,章岳光,劉旭.  物理學報. 2013(06)
[10]陽極氧化鋁模板合成介孔CeO2納米纖維及其光致發(fā)光性能[J]. 呂仁江,侯學功,李英杰,鄧磊,丁會敏,丁爽.  應用化學. 2012(06)

碩士論文
[1]窄帶吸收超材料在傳感器的應用研究[D]. 李瑞芳.北京郵電大學 2018
[2]多通道濾光片制備中的光吸收器及Lift-Off光刻工藝研究[D]. 范瑞.浙江大學 2016



本文編號：3597281