一种窄带导模共振负滤光片的设计
窄带滤光片的分析与设计
制 介 质薄 膜 形成 ，其 特 点是 镀制 难度 高 ，成 品 牢低 ，成 本 高等 。所 以首 先 由 电磁 场传 播 的麦 克 斯 韦方程 出 发 ，理论 分 析 了薄膜 的 光学 特 性 系统 。然 后考 虑 了 间隔层 厚度 、反射 层 的反射 率对 滤光 片光 谱 特 性 的影 响 。结 合 给 定 的技 术 指标 ，按 照 法 布里 一 珀 罗 多层 介 质 薄 膜 滤波 器 的原 理 ，设 计 Ｌ ｝ 】 一种 可 用于 光通 信密 集 波分 复用 系统 的窄 带滤 光 片 ，并 利用 离 子束 溅射 镀膜 机 在玻 璃基 片 上 完成滤 光 片 的镀
四 、窄 带 滤 光 片 的设 计
１ ． 法布 里一 珀 罗滤 光』 Ｉ ‘
．
窄带滤光片 的研 究现 状
为 了适 应 我 罔 光 通 信 高 速 发展 的 实 际 需求 ，通 过 对 窄 带干
法 布 里一 珀 罗 滤光 片 分 何单 腔 与 多腔之 分 ， 任法 布里 一 珀 ｝ 涉 仪 的基 础 卜 改 进 了单腔 法 布 里一 珀 罗窄 带滤 光片 。 从单 腔 滤 光片 的 分 析 可 以看 出， 二 角形 的 带 通 不 能满 足ＤＷＤＭ系统 【 ｆ Ｉ 对 迎 带 陡 降 特 性和相 邻 信道 隔 离度 的指 标 要求 。 多腔滤 光 ， 足将 多个 单腔滤 光 片 串置 起来 ， 中问 用耦 合层 连接 得 到的 ，和 单腔 滤 光片 相 比， 多腔 窄 带滤 光片 的通 带 形状 更接 近 于矩 形 ，透 射 带不 再 是 个尖 峰 ，这 样 可 以 使稍 稍 偏 离 中 心 波 长的 光 也 能透 过 滤 光 片 而 ｉ 引起 人 的损
窄带滤光片设计报告
窄带滤光片设计报告综述：窄带滤光片是一种带通滤波器，它利用电解质和金属多层膜的干涉作用，可以从入射光中选取特定的波长，窄带滤光片的带通一般比较短，通常为中心波长的5%以下。
干涉滤光片是由两块内表面镀有高反射膜（介质或金属膜）的相互平行的高平面度玻璃板或石英板组成，在内表面之间形成多次反射以产生多光束之间的干涉。
其作用是让光源中某一窄带光谱的光波以尽可能高的透射率通过，而使其他光谱范围的光波衰减，以获得单色性良好的准单色光。
窄带滤光片可代替如光栅那样的昂贵的分光器件，广泛应用于光学实践和工业领域。
设计内容：窄带滤光片的设计与制作窄带滤光片工作原理：多光束干涉由多光束干涉中光程差公式当相干光束数目很大时，只有确定的n 、d 、i 值，光源中只有严格满足上述公式的波长才能够基本无衰减的通过，微小的偏差使上述条件的波长成分将由于近似相消而衰减，从而实现窄带滤波。
设计要求：入射介质0n ＝1；出射介质g n ＝1.52；入射角0θ＝︒0；中心波长λπϕi n d M sin 4220=-=∆＝450(亦即参考波长)，中心波长透过率大于95%，透射光谱的半0宽度小于45nm。
使用n H＝2.26（TiO2）， n L＝1.45（Al3O2）。
膜系设计：H L H H H H L H软件模拟效果：模拟数据：中心波长：450nm半波宽度：43nm中心透过率：95.23%窄带滤光片的制备过程：1.清洗镀膜机，安装监控片，将待蒸发的薄膜材料放入蒸发容器 中；2.清洗玻璃基片，由于设计要求不高，镜片只用酒精进行擦拭。
3.根据膜系设计的结果将设计参数置入镀膜机的控制系统；然后在控制系统的监控下镀膜机镀膜机全自动镀制干涉滤光片。
但是由于在实验过程中机器出现故障，所以临时决定使用溅射的方法来进行镀膜， 在镀膜之前算好每层膜所需要的时间，然后人为的对仪器镀膜时间进行控制，由于我们初次接触，这样的工作由一位博士生学长进行，并在镀膜的同时为我们讲解相关知识。
一种导模共振窄带宽的平顶滤波器设计
文章编号：1005-5630(2021)02-0061-05DOI : 10.3969/j.issn.1005-5630.2021.02.009一种导模共振窄带宽的平顶滤波器设计王承浩，王 晨，王 琦，成丁尔，张大伟（上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093）摘要：鉴于导模共振滤波器具有高峰值反射率、低旁带反射、窄带以及带宽可控等优良特性，采用亚波长光栅的导模共振效应设计了一种平顶滤波器。
通过将亚波长光栅与类法布里−珀罗腔结合使用，实现了窄带宽平顶滤波的效果。
基于严格耦合波分析方法和等效介质理论，使用FDTD 软件对光栅衍射效率进行了仿真分析。
仿真结果表明，平顶滤波器在1 130 nm 处可获得2 nm 宽的平顶，同时半高全宽达到6 nm ，透射效率达到98%。
通过微机电系统可以线性调节类法布里−珀罗腔的厚度，该器件可调谐的波长范围为1 130～1 300 nm ，可应用于光通信、光开关等领域。
关键词：亚波长光栅；导模共振；平顶滤波器；法布里−珀罗腔中图分类号：O 439 文献标志码：AA narrowband flat-top filter based on guided-moderesonance effectWANG Chenghao ，WANG Chen ，WANG Qi ，CHENG Dinger ，ZHANG Dawei（School of Optical-Electrical and Computer Engineering, University of Shanghai forScience and Technology, Shanghai 200093, China ）Abstract: A guide mode resonance device represents a unique class of filters that can reflect a narrow resonance band with almost 100% efficiency and low sideband. In this paper, a flat-top filter is designed using the guided-mode resonance effect of the sub-wavelength grating.By combining it with a Fabry-Perot-like cavity, the effect of narrow-bandwidth flat-top filtering is realized.The transmission spectrum of the proposed filter shows a flat-top width of 2 nm and a full width at half maximum of 6 nm can be obtained. The spectrum shows good rectangularity and suppressed sidebands with the transmittance up to 98%. In the simulation, the microelectromechanical system can be used to linearly adjust the thickness of the Fabry-Perot-like cavity, realizing the tuning characteristic of the resonance peak wavelength between 1 130 and 1 300 nm.The device has potential applications in the fields of optical communication and optical switches.收稿日期 ：2020-12-15作者简介 ：王承浩(1997—)，男，硕士研究生，研究方向为微纳光学器件。
一种窄带导模共振负滤光片的设计
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。
1、导模共振的基本原理严格耦合波理论是利用Maxwell 方程组和边界条件对具有周期性结构的光栅进行精确求解的一种方法，其准确程度取决于场的空间谐波级数展开数目和能量守恒。
但是倏逝波的存在会产生病态的矩阵，为了解决算法的稳定性问题，Moharam 等采用增强透射矩阵的方法来消除浮雕结构光栅数值计算的不稳定性，使得该方法数值计算稳定性、收敛性好。
DWDM中窄带F-P型薄膜滤光片的设计(不带翻译)
目录摘要 (X)ABSTRACT (XI)引言......................................................................................................... X II 第一章绪论 . (1)1.1DWDM中薄膜滤光片的历史背景和研究现状 (1)1.1.1历史回顾 (1)1.1.2研究现状 (2)1.2DWDM中薄膜滤光片研究的意义及前景 (4)第二章光学薄膜特性的理论计算 (6)2.1偏振光和部分偏振光 (6)2.2 P偏振和S偏振 (7)2.3单层薄膜的干涉原理 (7)2.4单层薄膜的反射率 (8)2.5多层薄膜的反射率 (13)第三章F-P型薄膜滤光片的设计 (16)3.1干涉滤光片 (16)3.2F-P腔以及它为何具有频率选择性 (17)3.3密集波分复用（DWDM）干涉滤光片的设计要求 (17)3.4基板和薄膜材料的选择 (19)3.5DWDM窄带F-P薄膜滤光片的设计 (20)3.6DWDM窄带F-P薄膜滤光片的寻优设计 (23)3.6.1对称周期膜法 (23)3.6.2主体参数寻优法 (25)3.6.3结论 (26)第四章总结 (27)致谢 (29)参考文献 (30)摘要随着密集波分复用技术的发展，滤光片做为其中很重要的一种光学器件其技术也得到了突飞猛进的发展。
本文将会介绍密集波分复用系统中窄带F-P薄膜滤光片的设计。
首先介绍了DWDM系统中窄带F-P薄膜滤光片的历史背景和研究现状以及发展前景。
作为背景知识，介绍了光的传输矩阵，光的偏振状态，干涉滤光片，F-P腔的工作原理，DWDM系统对薄膜干涉滤光片的基本要求，为了满足设计要求一方需要精心选择基板和薄膜材料，另外一方面要寻找性能优良的膜系。
接下来，先给出了几种常见的膜系结构，然后通过MATLAB仿真得出其透射曲线。
通过其透射曲线分析得出设计滤光片的的几条结论。
一种窄带滤光片及光学系统[实用新型专利]
![一种窄带滤光片及光学系统[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/2a18e0861eb91a37f0115c40.png)
专利名称：一种窄带滤光片及光学系统专利类型：实用新型专利
发明人：陈信源,何伟峰,温勇健
申请号：CN201821191900.9
申请日：20180725
公开号：CN208477138U
公开日：
20190205
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种窄带滤光片及光学系统，该窄带滤光片包括吸收基层、设置在吸收基层下方的滤光叠层以及设置在吸收基层上方的抗反射叠层；所述抗反射叠层由五氧化三钛层和二氧化硅层交替堆叠构成；所述滤光叠层由二氧化硅层和硅层交替堆叠构成。
本实用新型可以实现对红外光波段的较好的滤光效果，使得光线经滤光后带宽较窄，而且制造工艺较为简单，成本较低，可广泛应用于各种光学系统中。
申请人：广州市佳禾光电科技有限公司
地址：510535 广东省广州市黄埔区云埔工业区观达路7号C栋三楼
国籍：CN
代理机构：广州嘉权专利商标事务所有限公司
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可见光波段的窄带导模共振滤光片的设计
可见光波段的窄带导模共振滤光片的设计郑煌晏;胡芳仁【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2016(40)1【摘要】In order to achieve good filter performance of guided-mode resonance filters (GMRF) in visible light region, according to rigorous coupled wave theory and equivalent medium theory , a subwavelength GMRF filter was designed based on semiconductor material ofZnO .Simulation and analysis showed that reflection efficiency reached 100% at 475nm, 530nm and 650nm, with sideband reflectance below 4% and bandwidth less than 0.3nm.The results show that GMRF has excellent performance in red , green and blue wavelength region of visiblelight .GMRFs can be used as three-primary-color filters and are useful for color synthesis and modulation .%为了使导模共振滤光片能在可见光范围内表现出良好的滤光效果,根据严格耦合波理论和等效介质理论,提出基于半导体材料单晶氧化锌薄膜的亚波长导模共振光栅滤光片的结构设计. 通过仿真分析可知,该滤光片在可见光范围内的475nm,530nm与650nm波长处,反射效率都达到了100%,旁带反射率低于4%,并且峰值带宽均小于0.3nm.结果表明,该滤光片能分别在可见光的红、绿、蓝波段表现出良好的滤光效果,可以作为三基色的滤光片,在彩色合成与调制中得到重要的应用.【总页数】4页(P118-121)【作者】郑煌晏;胡芳仁【作者单位】南京邮电大学光电工程学院,南京210023;南京邮电大学光电工程学院,南京210023【正文语种】中文【中图分类】TN253;O436【相关文献】1.1064 nm导模共振滤光片的设计与分析 [J], 李坤;熊玉卿;王超2.基于导模共振效应的多通道窄带滤光片的设计 [J], 李坤;熊玉卿;王济洲;董茂进;王宽3.单层膜多模导模共振滤光片的电场增强效应研究 [J], 桑田;蔡托;马彬;焦宏飞;王占山4.氮化铟导模共振滤波器在可见光波段模拟分析 [J], 朱闻真;黄萍;吕凡敏;顾均;李维亮;刘昕;胡芳仁5.一种导模共振窄带宽的平顶滤波器设计 [J], 王承浩;王晨;王琦;成丁尔;张大伟因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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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。