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      深圳市賡旭光電科技有限公司

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      反射式多通道濾光片的應用以及原理

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      反射式多通道濾光片在光學通訊 、 光學成像 、 遙感高光譜等方面有著重要的應用 。 利用含缺陷一維光子晶 體獨特的帶隙特性 , 依據其相應的能帶理論 , 設計了一種由金屬和介質組成的反射式多通道濾光片 。 這種濾光片 通道的工作范圍由光子帶隙理論計算得到 , 通道個數由 “ 光子晶體 ” 缺陷的周期數決定 , 通道的位置利用等效相位 厚度的方法確立 。

      近年來光學薄膜已成為現代光學中不可缺少的 一個部分 , 幾乎涉及到現代光學系統的各個方面  。 而其中 , 多通道濾光薄膜由于其體積小 、 集成度高 、 承載信息量大等優點 , 在當今信息通訊 、 衛星成像 、 遙感高光譜等方面擁有很大的應用價值 。 常見的光學薄膜濾光片多數是透射型濾光片 , 但 隨著儀器小型化 、 集成化的需要和技術的不斷發展 , 同時鑒于反射式濾光片設計形式靈活 、 結構緊湊等諸 多優點 , 眾 多 學 者 對 反 射 式 濾 光 片 進 行 了 相 關 研究  。 其中 , 有關單通道的反射濾光片很早就有學 者研究 ,T helen [4] 早在 1971 年就已利用全介質材料 設計了負濾光片即單峰反射濾光片 。

      但由于全介質 濾光片自身的局限 , 金屬與介質膜組合而成的高反射 濾光片受到更廣泛的研究 , 如 Tan 等 [5] 提出的 Sub| Ag z L( HL) n (L H) n LCr x |Air 結構 ,z 與 x 分別表示 金屬 Ag 和金屬 Cr 的膜層厚度 , 該膜系會使中心波 長處形成一個單通道的反射高峰 , 而其余波段截止 性良好 ;S hen 等 [6] 利用 Sub|H( LH) N1 2L( HL) N2  M |Air 結構 , 通過金屬膜和介質膜組合設計了一種在 某一個特定波長處既有反射高峰也有透射高峰的濾 光片 。

      然而隨著人們對信息集成化程度需求的不斷 提高 , 多峰反射濾光片的研究就顯得更加必要 , 如近 期 學 者 提 出 的 Sub| H ( LH ) 15 (2 L2H ) 3 2L (H L) 2 Cr 3nm |Air 結 構 [7] , 反 射 峰 型 和 截 止 特 性 良 好 , 但是峰值的個數和位置無法在設計前就計算出 來 , 而是通過實驗規律總結得到 , 也不能從物理本質 上給出合理解釋 ; 另外有學者利用兩種金屬設計的 雙峰 反 射 濾 光 片 , 如 Sub|H( LH) 4 2L( HL) 2 FeH (L H) 4 2L( HL) 2 Cr|Air 結構 [8] , 該膜系形成了中心 波長的高透射峰和靠近中心波長兩邊的反射雙峰 , 但除中心波長處的透射峰可以確定位置外 , 兩邊的 反射峰的位置同樣不能預先確定 。

      目前 , 關于單通道和雙通道全介質型的濾光片的 個數和位置 , 利用史密斯方法和相位條件可以在任一 波長得到高透射率 [9] 。 然而對于諸多結構構成的多 通道的反射式濾光片的個數和位置 , 設計者通常依據 實驗所得的一定規律來確定 , 不能從物理本質上給出 合理的解釋或計算 。 而 “ 光子晶體 ” 的特性為這種反 射式多通道濾光片的物理解釋提供了可能性 [10-11] 。 光子晶體憑借其對光子傳播的調控 , 廣泛地應用于光 學傳播與通信中 [12-15] 。 由于光子晶體的周期性結 構 , 就會出現光子帶隙 , 類似于固體物理中的電子帶 隙 。 頻率處于電子帶隙里的電磁波是不能通過的 , 同 樣 , 處于光子帶隙內波長的光也是無法通過的 。

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