窄带滤光片式根据法布里-珀珞干涉仪制成的干涉膜系。按最初的模式,法布里-珀珞干涉仪是由两块相同的,间距为d的平行反射板组成。对于窄带滤光片,我们主要用下面的这些参数来表示它的一些特征。
λ0—中心波长
Tmax—中心波长的透射率,也称峰值透射率
2λ—透射率为峰值透射率一半的波长的宽度,也称通带半宽度,或者用
2λ/λ0来表示相对半宽度。
全介质的法布里-珀珞滤光片具有吸收小的优点,但是,单半波的法布里-珀珞并不是理想的形状。在任何级次的滤光片中,透射能量的一半是在是在半宽度之外的(假设入射光束的能量随波长均匀分布),所以透射率曲线越接近矩形越好。同时反射膜的吸收对于法布里-珀珞的特性的影响也很敏感。对于任何级次的滤光片所给定的透射率来说,反射膜的吸收限制了可能得到的宽度。增高滤光片的级次以抑制吸收的影响,对于级次大于3的滤光片往往是不成功的。因为这增加了间隔层的粗糙度。此外,在许多情况下法布里-珀珞滤光片的截止深度也是不够深的,它取决于反射膜的反射率,因此一定成的上决定了滤光片的带宽和峰值透射率,截止深度不能独立的调节。
当多个电路相耦合时,合成的频率曲线比单个的调谐电路的频率更接近矩形,对于法布里-珀珞滤光片也发现了类似的结果。如果将两个或者更多的滤光片串置起来,那么就得到了与调谐电路非常相似的双峰曲线。
基本的结构为:
反射膜︴间隔层︴反射膜︴间隔层︴反射膜
在实际的生产中,试验过两种膜系:
一种是双腔结构+短波通。
一种是三腔的结构。
由实验的结果我们推测:
从法布里-珀珞滤光片的的结构上来分析,其对镀膜精度要求很高,也即膜层很敏感。见图1
特别是间隔层。其敏感程度依次为,间隔层,间隔层两边相邻的H层,依次越远,其敏感度越低,而短波通的膜系敏感度要低很多。所以用双腔结构+短波通的这种膜系结构在实际的镀膜生产中的重复性及易操作性都是很优秀的个单腔的(HL)^2 H 2L (HL)^2 H的敏感度图表
图表1
具体的膜堆的表达式表示为:
(HL)^2 H 2L (HL)^2 H L
(HL)^1 H 2L (HL)^1 0.756H 0.56L
1.3785H 1.4875L 1.1847H 1.1491L 1.223H 1.2745L 1.272H 1.1774L
1.1614H 1.1577L 1.2207H 1.2775L 1.2786H 1.1672L 1.148H 1.1406L 1.704H
而如果使用
(HL)^2 H 2L (HL)^2 H L
(HL)^2 H 2L (HL)^2 H L
(HL)^2 H 2L (HL)^2 H L
的三腔结构,试验证明不太好控制,试验的波形如下面这些图所示;重复性也不能保证,但是使用这种结构也有很多的优点,能使光谱有更好的截止深度。在以后的生产过程中更好地调节好工艺,提高控制精度,做出更高品质的产品。
基于以上的关于膜系的敏感度,膜系的设计所使用的结构以及吸收和吸潮的理论,我们就明白了在我们生产的膜系中,第7层及第17层的重要性,正好是两个腔的间隔层所在,以及其周边的高折射率材料的敏感度问题,通过实际的生产中分析出来的结论,第7层的实际的厚度会比理论的厚度厚5-10纳米,而17层会比理论的厚度增加10-20纳米。实际的处理中,在初期的时候,我们采用增加第7层的方法,来弥补两个间隔层之间的误差,因为第17层的敏感度又大于第7层,最后通过调整这两层之间的关系,能够得到一个算是好的畸形940纳米带通的滤光片。
导致这种厚度差别的产生,我认为有如下的因素:
① 本身的膜层比较后,镀膜所需要的时间很长,大概10分钟,这样,假设晶振控制片的误差为2﹪,那么将近400纳米的厚度就会有8纳米的误差。
② 还是由于镀膜所需要的时间太长,导致这一层的真空度前面和后面差别太大,前半部分准确的话,那么,后面的一部分由于真空度的升高,折射率增加,这样光学厚度也会增加。
③ 对于17层来说,正好是出于第一圈二氧化硅和第二圈二氧化硅的交接的时间,这样影响的因素就更多,控制也更难。
④ 另外,材料形状的变化,主要是减少(即位置降低)会导致光斑能量区的分布不同,以及材料的表面不平整所造成的误差,这可能也是为什么越多的腔的滤光片越难做的原因之一。
所以对于这两层,采用了一种补偿的方法,即模拟出它的大概的厚度差别,在初始膜系的基础上单独的增加或者减少这些特殊层的厚度,实现一种畸形的平衡达到效果。
而对于高折射率的材料,真空度都控制在0.026帕,因此,其主要的误差是来自于材料形状的变化,由于本身是液态蒸发,其影响也较小,主要是要保证每个坩埚的材料的量和状态要一致,特别是间隔层两边的高折射率层,在分配坩埚的时候要特别的注意一些常注意的东西。
当间隔层出现失调,即相当于调谐电路的元件不匹配时,出现如下的情况两个峰会出现左右高低不平的这种现象。有可能是吸收或者吸潮造成暂时的失调,也有可能是膜系监控不准所致,需要一定的时间进行观察。