各种滤光片设计

一种新型可调谐红外滤光片的设计和应用近年来，随着红外技术的不断发展，可调谐红外滤光片作为一种重要的光学器件，逐渐受到了人们的关注。

它可以根据需要调整工作波长，具有较大的波长调制范围和快速的调制速度，广泛应用于红外成像、激光通信、光谱分析等领域。

本文将围绕一种新型可调谐红外滤光片的设计和应用展开深入探讨。

一、新型可调谐红外滤光片的设计原理及关键技术1.1 多层膜设计新型可调谐红外滤光片采用多层膜设计，通过在薄膜层间夹杂介电层或者金属层，实现对入射光波长的调节。

这种设计能够提高滤光片的调谐范围和分辨率，并且能够满足不同波长的红外光谱需求。

1.2 电场调制技术新型可调谐红外滤光片利用电场调制技术，对光学膜层的折射率进行调节，从而实现对红外光的调谐。

这种技术具有调制速度快、能耗低、体积小等优点，适用于红外成像系统和红外激光通信系统。

1.3 微纳加工工艺新型可调谐红外滤光片采用微纳加工工艺制备，能够实现对滤光片光学结构的精确控制。

借助微纳加工技术，可以实现微米级别的光学元件制作，提高滤光片的性能和稳定性。

二、新型可调谐红外滤光片的应用及前景展望2.1 红外成像系统新型可调谐红外滤光片可以应用于红外成像系统中，实现对不同波长红外光的选择性透过和阻挡。

这样可以提高红外成像系统的分辨率和成像质量，适用于红外夜视设备、红外安防监控等领域。

2.2 红外激光通信系统新型可调谐红外滤光片可以应用于红外激光通信系统中，实现对红外激光波长的调节和选择。

这样可以提高激光通信系统的通信速率和抗干扰能力，适用于军事通信、卫星通信等领域。

2.3 红外光谱分析新型可调谐红外滤光片可以应用于红外光谱分析中，实现对不同波长红外光的选择性透过和阻挡。

这样可以提高光谱分析的分辨率和信噪比，适用于材料表征、生物医学等领域。

三、个人观点和理解新型可调谐红外滤光片的设计和应用，无疑将为红外技术的发展带来新的动力。

其在红外成像、激光通信、光谱分析等领域的广泛应用，将为各行各业带来更多的便利和可能性。

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟一种窄带导模共振负滤光片的设计由于弱调制光栅可以等效为平面波导，本文从平面波导的本征方程出发，导出垂直入射时弱调制光栅共振位置的表达式。

分别以单层、双层膜系导模共振光栅结构为例，研究了光栅层厚度、周期、占空比对共振波长的影响。

结合光学薄膜理论设计出一种窄带导模共振负滤光片。

由于导模共振对入射波参数和光栅参数都极为敏感，具有窄带效应，用来制作窄带负滤波片非常可行。

导模共振效应是介质光栅在一定的浮雕结构参量和入射条件下出现的一种特殊衍射现象。

它的产生，是由于衍射光栅可以看作周期调制的平面波导，当光栅内高级次传播波在参数上与光栅波导所支持的导模接近时，光波能量重新分布，由于光栅的周期调制性使得光栅波导出现泄漏，泄漏波能量也将重新分布，形成导模共振。

导模共振滤光片(guided-mode resonance filter) 的周期性结构能够提供位相匹配的可能性。

对于高空间频率的波导光栅，即亚波长的波导光栅，所有的高级次衍射波均为倏逝波，这样就使得所有的能量均在0 级反射波与0 级透射波之间转换成为可能。

在共振波长处，出现尖锐的反射峰，这就是共振型滤光片的基本原理。

在偏离或者远离共振区时，波导光栅可以看作均匀的薄膜，因此可以将光栅的共振和薄膜的干涉结合起来，采用薄膜光学中广泛采用的减反射设计，在不影响共振峰峰值反射率的情况下，有效地降低旁带的反射率，从而设计出窄带、低旁带、线型对称的共振滤波器。

在光学薄膜范畴，能从一段光谱中除去某一波带的滤光片，被称为负滤光片。

导模共振效应非常适合于制作性能优良的窄带负滤光片。

光电系统设计是一门涉及光学、电子和通信等多个领域知识的综合型学科，其在现代科技和工程领域中起着至关重要的作用。

光电系统的设计与应用涉及到光学元件、光电子器件、光电传感器、光电子通信等多个方面，涵盖了生产制造、信息传输、医疗健康、军事安全等各个领域。

本文将从方法、实用技术和应用三个方面对光电系统设计进行探讨。

一、方法1.1 光电系统设计的基本原理光电系统的设计主要基于光学原理和电子技术，通过光学元件和光电子器件的相互作用进行信息的采集、处理和传输。

其中，光学原理涉及到光的传播、反射、折射、色散等现象，而电子技术则包括了电磁波的接收、放大、调制、解调、数字化等技术手段。

1.2 光电系统设计的步骤光电系统设计的步骤一般包括需求分析、系统设计、元器件选型、系统集成、性能测试和应用推广等环节。

在需求分析阶段，需要明确系统的功能要求、使用环境和工作条件等信息；在系统设计阶段，需要根据需求分析的结果，确定系统的整体结构、功能模块和工作流程；在元器件选型阶段，需要根据设计要求，选择合适的光学元件、光电子器件和电子元器件；在系统集成阶段，需要进行硬件和软件的集成，确保系统的稳定运行和性能优良；在性能测试阶段，需要对系统进行功能测试和性能指标测试，以验证系统设计的有效性和可靠性；在应用推广阶段，需要将设计完成的光电系统投入到实际应用中，提高系统的经济效益和社会效益。

1.3 光电系统设计的关键技术在光电系统设计中，有一些关键技术是需要重点掌握和应用的，包括了光学成像技术、光电传感技术、光电通信技术、光电显示技术、光电测量技术等。

在这些技术中，光学成像技术是指利用光学器件将目标物体的信息转化为光学图像，用于观测和分析；光电传感技术是指利用光电传感器对光信号进行转换和探测，用于环境监测、医疗检测等领域；光电通信技术是指利用光纤或光无线传输技术进行信息通信和数据传输，具有高速、大容量和抗干扰能力强的特点；光电显示技术是指利用光电子器件将电子信号转化为光信号，进行信息显示和图像展示；光电测量技术是指利用光学测量原理获取目标物体的尺寸、形状、位置等信息，用于工程测量和科学研究等领域。

中红外带通滤光片的设计与制备陈朝平;师建涛;郭芮;白波;杨崇民;郭鸿香【摘要】The mid-infrared bandpass filter is widely used as an observation channel in applications such as flight, meteorology and remote sensing. The peak transmission ancj full width at half maximum (FWHM) are key specifications of the bandpass filter, which depend on the film structure and its design. The mid-infrared bandpass filter was successfully prepared using a new method with Ge and ZnS materials on Ge substrate. The selection of materials and the design principles of this method were introduced in detail, the film structure is also given. By using ZZSX-1100 device, this kind of filter was deposited with ion beam assisted process.The measurement results show that its peak transmission is more than 87% and the FWHM is 70 nm. The filter has good optical spectrum stability and adherence. The film structure is simple and easy to implement.%中红外带通滤光片在航天、气象、遥感等领域有着重要的应用,峰值透过率和通带半宽度是带通滤光片的重要指标,主要取决于光学薄膜的膜系结构和具体设计.论述了一种在锗基底上采用锗和硫化锌两种材料设计并成功制备出中红外带通滤光片的方法.详细介绍了镀膜材料的选择以及这种方法的设计理论,给出了膜系结构,运用离子辅助沉积工艺在ZZSX-1100镀膜机上制备出了这种滤光片,测试结果表明:所制备的滤光片峰值透过率达到87％以上,通带半宽度为70 nm,光谱性能稳定,膜层致密,附着力好,膜系结构简单,易于实现.【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2012(033)003【总页数】4页(P595-598)【关键词】中红外带通滤光片;薄膜;离子辅助沉积;通带半宽度;峰值透过率【作者】陈朝平;师建涛;郭芮;白波;杨崇民;郭鸿香【作者单位】西安应用光学研究所,陕西西安710065;西安应用光学研究所,陕西西安710065;西安应用光学研究所,陕西西安710065;驻西安北方光电集团军事代表室,陕西西安710065;西安应用光学研究所,陕西西安710065;西安应用光学研究所,陕西西安710065【正文语种】中文【中图分类】TN205;O484.4引言带通滤光片的主要作用是对光进行光谱选择，使需要的光通过，不需要的波长的光截止。

陷波滤光片的类褶皱设计高鹏;阴晓俊;赵帅锋;吴增辉;任少鹏;费书国【摘要】针对当前陷波滤光片设计方法中,因需要大量薄层和折射率连续渐变而导致的制作难度较高的问题,介绍了一种陷波滤光片的类褶皱膜系设计方法.此方法中,每层薄膜的层内折射率不变,层间折射率呈离散型渐变,每层为1个光学厚度,膜系模拟计算的光谱很好,并可降低制造工艺难度.给出了膜系的基本结构形式,并分析了其中各参数对陷波滤光片光谱的影响,指出了参数变化对光谱影响的基本规律.通过对典型膜系设计,模拟分析了膜厚偏差和折射率偏差对光谱的影响.结果表明,膜系对膜厚偏差更加敏感,为膜系镀制工艺中的误差控制提供了理论依据.【期刊名称】《光学仪器》【年(卷),期】2013(035)006【总页数】9页(P82-90)【关键词】陷波滤光片;负滤光片;类褶皱;渐变折射率;膜系设计【作者】高鹏;阴晓俊;赵帅锋;吴增辉;任少鹏;费书国【作者单位】沈阳仪表科学研究院有限公司,辽宁沈阳110043;沈阳仪表科学研究院有限公司,辽宁沈阳110043;沈阳仪表科学研究院有限公司,辽宁沈阳110043;沈阳仪表科学研究院有限公司,辽宁沈阳110043;沈阳仪表科学研究院有限公司,辽宁沈阳110043;沈阳仪表科学研究院有限公司,辽宁沈阳110043【正文语种】中文【中图分类】O484引言陷波滤光片，也称带阻滤光片或负滤光片，其光学特性表现为：在应用波段范围内，滤光片对大部分波长的光具有良好的透射率，而对特定波长范围（阻带）内的光可进行有效截止。

它能在一段光谱中去除某些特定波段，其功能恰与带通滤光片相反。

在生物医疗、拉曼分析、荧光测试、激光防护等方面，陷波滤光片获得了广泛的应用。

基于褶皱（Rugate）理论可以设计出性能优越的陷波滤光片，但理论要求折射率随膜厚分布连续渐变（其折射率变化规律如图1所示），若采用传统的镀膜工艺很难实现。

依据等效折射率理论，人们提出了一些近似方法。

第 16 卷　第 4 期中国光学（中英文）Vol. 16　No. 4 2023年7月Chinese Optics Jul. 2023文章编号 2097-1842（2023）04-0904-12Theoretical design and preparation of high performanceMWiR notch filterSHANG Peng1,2，CHEN Bei-xi3，SUN Peng2，LIU Hua-song2 *，BAI Jin-lin2，JI Yi-qin2，CAO Bo1 *，MA Yuan-fei1，LIN Quan1（1. GRINM Guojing Advanced Materials Co., Ltd, General Research Institute forNonferrous Metals, Beijing 100088, China；2. Tianjin Key Laboratory of Optical Thin Film, Tianjin Jinhang TechnicalPhysics Institute, Tianjin 300308, China；3. Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710129, China）* Corresponding author，E-mail: **********************; **********************Abstract: In order to effectively suppress the interference of CO2 radiation 4.3 μm on MWiR target signal with wavelength of 3 μm−5 μm, based on the Needle random intercalation optimization algorithm, an accur-ate inversion correction model for the growth error of multi-layer ultra-thick Ge/Al2O3 films under quartz crystal monitoring is established by the electron beam evaporation method, thus realizing the design, the ac-curate inversion and the accurate preparation of MWiR notch filter. In order to solve the problem that the sur-face profile of the MWiR notch filter changes greatly, the preset substrate surface method is used to realize the low surface profile regulation of MWiR notch filter. The results show that the high refractive index Ge film has good deposition stability with the increase of coating time, while the deposition scale factor of low refractive index Al2O3 thin film changes up to 11.9% in a regular gradual trend. For the prepared MWiR notch filter, the average cut-off transmittance is less than 0.3% in the wavelength range of 4.2 μm−4.5 μm, and the average transmittances are more than 95% in the wavelength range of 3.5 μm−4.05 μm and 4.7 μm−5.0 μm. The surface profile of the substrate after coating can be effectively controlled in a small range. The film has good adaptability to complex environment, and has successfully passed the environmental test of firmness, high temperature, low temperature and damp heat specified in GJB 2485-95.Key words: electron beam evaporation; quartz crystal deposition monitor; infrared filter; thin film; inversion correction收稿日期：2022-09-16；修订日期：2022-10-08基金项目：国家自然科学基金（No. 61905179）；河北省自然科学基金（No. F2022103002）；河北省重点研发计划项目（No. 22351101D）Supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 61905179); Natural Science Foundationof Hebei Province (No. F2022103002); Key R & D Projects of Hebei Province (No. 22351101D)高性能中波红外陷波滤光片设计与研制尚　鹏1,2，陈蓓曦3，孙　鹏2，刘华松2 *，白金林2，季一勤2，曹　波1 *，马远飞1，林　泉1（1. 有研国晶辉新材料有限公司北京有色金属研究总院, 北京 100088；2. 天津津航技术物理研究所 天津市薄膜光学重点实验室, 天津 300308；3. 西北工业大学, 陕西 西安 710129）摘要：为了有效抑制4.3 μm CO2辐射对3 μm~5 μm中波红外目标信号的干扰，基于Needle随机插层优化算法，采用电子束蒸发方法，建立了石英晶振监控方式下多层超厚Ge/Al2O3薄膜生长误差的精确反演修正模型，实现了中波红外陷波滤光片的设计、精确反演与制备；同时，针对中波红外陷波滤光片存在的面型变化大的问题，采用预置基底面型方法，实现了中波红外陷波滤光片低面型调控。

AAA级太阳模拟器的设计与研制高雁;刘洪波;王丽;顾国超【摘要】完成了一种光谱匹配、辐照不均匀度和辐照不稳定度均能达到A级标准的AAA级太阳模拟器的设计与研制.介绍了太阳模拟器的光源选择和滤光片的设计,给出了太阳模拟器的光机结构,测量了太阳模拟器的各项技术指标.结果表明,太阳模拟器的光谱匹配在波长400～1 100nm处满足ASTM E927-10中AM1.5G A级要求.在有效辐照面55 mm×55 mm内,其平均辐照度达到1 000 W/m2,辐照不均匀度达到1.35％,辐照不稳定度达到1.27％.测量数据显示设计的太阳模拟器满足ASTM E927-10的AAA级标准.【期刊名称】《中国光学》【年(卷),期】2013(006)004【总页数】7页(P570-576)【关键词】太阳模拟器;氙灯;光谱匹配;辐照均匀度;辐照稳定性【作者】高雁;刘洪波;王丽;顾国超【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033【正文语种】中文【中图分类】TH703;TM923.32随着世界经济的发展，能源的消耗越来越大，常规能源终将耗尽，而随之带来的环境污染问题将日益严重，因此，最重要的清洁能源之一—太阳能越来越引起人们的重视，而获取太阳能的重要途径就是使用太阳能电池。

现在全球50%以上的太阳能电池片产自中国，这意味着众多的太阳能电池厂家对太阳模拟器设备的需求会越来越多，因此，太阳能电池的功效检测和I-V曲线测试都对模拟器与太阳光的逼近程度要求增高，即要求AAA级太阳模拟器［1-2］。

所谓AAA级太阳模拟器是指光谱匹配、辐照不均匀度和辐照不稳定度都能达到A级标准［3］。

目前AAA 级太阳模拟器生产厂家主要是来自国外，且价格较高，而国内的厂家多是以脉冲式太阳光模拟器为主。