干涉滤光片
干涉滤光片检定规程
MV_RR_CNG_0196 干涉滤光片检定规程1. 干涉滤光片检定规程说明 编号JJG812-1993名称（中文）干涉滤光片检定规程（英文）Verification Regulation of Interference Filter归口单位上海市技术监督局起草单位上海市测试技术研究所主要起草人何玉莉 （上海市测试技术研究所）批准日期１９９３年２月１３日实施日期１９９３年６月１日替代规程号适用范围本规程适用于新制造和使用中的、波长范围在３３０～７５０ ｎｍ的干涉滤光片的检定。
主要技术要求１ 外观要求 ２ 最大透射比不小于表１允差。
３ 中心波长 （或峰值波长） 偏差不超过表１允差。
４ 半宽度不大于表１允差。
５ 截止区域背景光透射比不大于表１允差。
中心波长≥４００ ｎｍ时，短波限：３５０ ｎｍ；长波限：８００ ｎｍ。
中心波长＜４００ ｎｍ时，短波限：２８０ ｎｍ；长波限：８００ ｎｍ。
６ 波形系数不大于表１允差。
７ 波长均匀性不超过表１允差。
是否分级 否 检定周期（年） 1附录数目 3出版单位中国计量出版社检定用标准物质相关技术文件备注2. 干涉滤光片检定规程摘要 一概述干涉滤光片是利用多光束干涉原理，在光学基底上镀制多层金属和 （或） 介质膜层而制得的。
当白光通过干涉滤光片后，即变成具有一定带宽的单色光，可用它来检定波长和获得近似单色光。
二技术要求１ 外观要求 １．１ 干涉滤光片表面没有明显的麻点、擦痕、斑点、裂纹等。
１．２ 胶合面没有明显的气泡、灰尘、霉斑、脱胶、龟裂等。
１．３ 干涉滤光片应有相应的编号。
２ 最大透射比不小于表１允差。
３ 中心波长 （或峰值波长） 偏差不超过表１允差。
４ 半宽度不大于表１允差。
５ 截止区域背景光透射比不大于表１允差。
中心波长≥４００ ｎｍ时，短波限：３５０ ｎｍ；长波限：８００ ｎｍ。
中心波长＜４００ ｎｍ时，短波限：２８０ ｎｍ；长波限：８００ ｎｍ。
02-24.3 干涉滤光片
滤光片的作用是只让某一波段范围的光通过，而其余波长的光不能通过。
性能指标：①中心波长λ0：透光率最大(T M )时的波长；②透射带的波长半宽度∆λ1/2：透过率为最大值(T =T M /2)一半处的波长范围；③峰值透过率T M ：透射率最大的中心波长的透射光强与入射光强之比。
2.4.3干涉滤光片T M T M /2/nmλ1/2nmλ∆0.500.251. 法布里—珀罗型干涉滤光片常用的干涉滤光片有两种：一种是全介质干涉滤光片，在平板玻璃G 上镀两组膜系(HL )p 和(LH )p ，再加上保护玻璃G '制成。
G 'G高反射膜高反射膜间隔层LL G 'GS S F 另一种是金属膜干涉滤光片，在平板玻璃G 上镀一层高反射率的银膜S ，银膜之上再镀一层介质薄膜F ，然后再镀一层高反射率的银膜S ，最后加保护玻璃G '。
在正入射时，透射光产生极大的条件为2 1 2 3nh m m λ==，，，由此可得滤光片的中心波长为2 (118)λ=nh m对于一定的光学厚度nh ，λ的数值只取决于m ，对应不同的m 值，中心波长不同。
由(118)式可以求得相邻干涉级(∆m =1)的中心波长差为(1) 滤光片的中心波长2(119)2λλ∆=nh透射带的波长半宽度∆λ1/2由(56)式确定，21/222(1)1 (120)2ππnh R R nh m RR λλ--∆==(2)透射带的波长半宽度m 1/2222(1)cos Δ(Δ) (56)π2ππ (53)1m R nh m N mN m R R N R λθλε-⎧===⎪⎪⎨⎪==⎪-⎩或表示为1/212ππRmR m Fλλλ-∆==上式表明，m 、R 愈大，∆λ1/2愈小，干涉滤光片的输出单色性愈好。
1ϕπ2π3π2000.87F R ==tiI I 0.20.046F R ==200.64F R ==20.27F R ==21/2222(1)1 (120)2ππ4 (42)(1)nh R Rnh m RR R F R λ∆λ⎧--==⎪⎪⇐⎨⎪=⎪-⎩峰值透射率是指对应于透射率最大的中心波长的透射光强与入射光强之比，即M t m i I T I ⎛⎫= ⎪⎝⎭若不考虑滤光片的吸收和表面散射损失，则峰值透射率为1。
§4.5法布里—泊罗(Fabry—Perot)干涉仪与干涉滤光片
2d cosθ = mλ
m为整数
F—P干涉仪是用F—P标准具代替光谱仪中的棱镜或光栅 作分光元件，但直接得到的是等倾干涉条纹，要经过付里 叶变换后，才能得到谱线。下面介绍的是干涉条纹的特 性，它直接决定了谱线的性质。
4.5.2 法布里—泊罗干涉仪的特性 （1）F—P标准仪器的强度分布: 假设玻璃介质无吸收，透射率t =1－r，r为反射率， 强度分布可用爱里(Airy)函数表示
§4.5 法布里—泊罗(Fabry—Perot)干涉仪与干涉 滤光片 提高光谱仪分辨本领的方法，除了采用大块光栅 和阶梯光栅外，还可以利用干涉仪。现代天文观测 从射电到红外、光学都普遍采用干涉技术，有在两 个望远镜之间进行干涉，也有利用干涉原理制成的 分光仪器。最常用的干涉仪有: • 法布里—泊罗(F—P)干涉仪（光谱仪） • 干涉滤光片 • 傅里叶变换光谱仪(用扫描迈克尔逊干涉仪对 光谱进行分光测量的仪器)
2d ≈λ 2d cos θ = mλ m
7.6)有错
（3）自由光谱范围：
相邻两干涉级间的波长间隔 • （4）理论分辨本领：
λ 2πd r r R= = = mπ = Nrm Δλ λ (1 − r ) 1− r
Δλ m =
λ2
2nd
(1) 干涉滤光片的结构、原理与标准具一样，在一块玻璃 两面镀部分反射膜的方法，也可以用折射率不同的两种 介质交替组成等厚(1/4λ)的多层膜，可达10层以上。
玻璃内部反射可忽略
金属膜
干涉亮条纹：2nd=mλ 即： λm = 2nd/ m 透明介质, 折射率为n, 厚度为d ( 正入射时θ=0)
透明介质层
A= 1 1 + 4r (1 − r ) − 2 sin 2 ( 2πd
干涉滤光片的镀制
学号： 实验日期： 姓名： 指导教师
摘要：本实验利用真空镀膜机采用高真空镀膜技术、光学极值法检测膜厚技术、 真空度检验技术镀制了以硫化锌为高折射材料和冰晶石为低反射材料的 G(HL)3 H(2L)(HL)3H 膜系窄带全介质干涉滤光片。 利用 TU-1221 紫外和可见光分 光光度计测量绘制得干涉滤光片的透过率曲线，如图 4-2-1 所示。 关键词：多层干涉滤光片 高真空镀膜 透过率曲线
6/9
2.3 真空技术
“真空”是指气压低于一个大气压的气体状态。真空泵是把被抽容器中的气 体排放出从而降低容器内气压的机具。根据排气压强，真空泵大致可分为三类。 第一类是往大气中排气的泵，这种泵一般称为粗抽泵或前级泵，它可以从大 气压下开始工作，可以单独使用或与其他需要在出口处维持一低气压的泵连用。 旋转机泵、活塞式机械泵等都属于这一类。第二类是只向低于大气压的环境中排 气的泵。这类泵是在气体相当稀薄时才能开始工作，并气体排除到已被前级泵抽 成低真空的地方。这类泵称为高真空泵，如扩散泵、分子泵等。第三类是可束缚 住系统 中的气体和蒸汽的泵，如吸附泵和低温泵等。
4.1 干涉滤光片的透过率曲线
旋转滤光片的摆放位置，测得透过率曲线图，如图。并测得参数如下：
表格 1
中心波长 0 （nm） 633.02
中心透过率峰值 Tmax 86.7%
半高宽 / 0 34.65
分析图 7 并与透过率曲线的理论计算结果图相比，可发现本次实验所得两 图与理论图有局部差别，但是总体趋势还是相同的，所以本次实验基本成功。造 成实验结果与理论值有偏差的原因可能是：镀制过程中操作的不精细，不能严格
i / 2 ， 低折射率膜层， G 为基片。 对 ni di cos i / 4 的膜系， 学厚度为 / 4 的高、
干涉滤光片的渡制
光学多道与氢氘光谱摘要本实验应用真空镀膜机和双光束紫外和可见光分光光度计的实验装置，采用热蒸发的方法在玻璃基片上制作多层介质的干涉滤光片，以及采用极值法进行膜厚监控，镀制了一块多层介质膜法布里—珀罗型干涉滤光片；测量了其参数如滤光片的峰值波长峰值透过率和半高宽以及滤光片的透射特性曲线。
实验镀制的滤光片的峰值波长为690.22nm，峰值透过率为87.8%，相对半宽度为6.3%，滤光片的透射特性曲线如附页所示。
关键词干涉滤光片透射率有效导纳真空镀膜机分光光度计一、引言自然界中有许许多多美丽的观赏效果都是与透明膜层的反射光波的折射有关。
从发现薄膜的干涉色彩现象起，特别是1930年真空蒸发设备出现以后，人们对薄膜科学技术进行了大量的研究，现在可用各种各样的方式将具有不同折射率的多次介质薄膜沉积在玻璃基片或金属基片上，以达到控制光的目的，如减光膜、反射镜和光学滤光片等。
光学薄膜在日常生活、供应和科学技术等许多领域用着重要的应用。
在光学薄膜技术中，多层多周期的光学薄膜最为突出，而再带干涉滤光片则是这一技术中最主要的应用之一，它是将宽带光谱变为窄带光谱的光学元件。
一种典型的干涉滤光片是在玻璃基片上镀制“银—介质—银”三层膜，前后两次银膜构成两个相互平行的高反射率板。
银层反射率的主要作用是决定了法布里—珀罗型干涉腔的精细常数。
因银层具有很强的吸收，用银作反射层的“金属—介质”干涉滤光片的透射率很难高于40%。
而用多层透明介质膜构成的高反射率膜板代替银层构成的干涉滤光片能弥补这一缺点，可使峰值透过率高达80%以上，这就是全介质型干涉滤光片。
光学滤光片在与光学应用技术有关的各个学科技术领域中起着重要的作用。
随着真空镀膜技术的发展，法布里—珀罗型的干涉滤光片得到了真正的巨大发展，使得我们可能在任何一个光谱区内获得窄带的、具有良好透射比的优异光学质量的滤光片。
它在光学、光谱线、光通信、激光以及天文物理学等许多领域得到了广泛的应用。
干涉截止滤光片
2
1 p q 2 ( ) sin q ] 2 q p
• 通常取最接近 (2 p q )的值，即取各层膜实际位相厚度之 和的Γ值是容易说明的。只有在高反射带的边缘，等效位 相厚度才显著的偏离真实厚度。 • 而在通带的其他位置，等效位相厚度几乎严格等于基本周 期的实际位相厚度
• 在某一波长范围的光束高透射，而偏离这一波长 区域的光束骤然变化为高反射。 • 分类：
薄膜干涉 性截止滤 波片
按波段分
按作 用机 理分
吸收型截 止滤波片 吸收与干 涉组合型 截止滤波 片
长波截止滤 光片
短波截止滤 光片
长波通滤光片的典型特性
短波通滤光片的典型特性
2.滤光片的特性参数
• 1.透射曲线开始上升或下降时的波长，以及此曲线上升的 许可斜率。 • 2.高透射带的光谱宽度、平均透射率以及在此透射带内许 可的最小透射率。 • 3.反射带（或称抑制带）的光谱宽度以及在此范围内所许 可的最大透射率。
(0 f / g ) 2 /(0 f / g ) 2
2 2
• 以此绘出两条曲线，它们就是极大值和极小值的轨迹，也 就是单层膜反射率曲线的包络。 • 而膜的有效光学厚度为ndcosθ，即满足偶数倍极值波长的 位置由下式决定：
满足奇数倍的极值波长位置由下式决定：
nd cos m / 2, m 1,2,3...
通带特性： 利用等效折射率概念分析：
• 在λ/4多膜层的每一侧加一个λ/8膜层 H H H H H H H L L ... L LHL ...HL 2 2 2 2 2 2 2 L L L L L L L HLH ...LH H H ... H 2 2 2 2 2 2 2 • 对于pqp对称膜系，我们知道：
干涉滤光片的作用原理
干涉滤光片的作用原理
干涉滤光片是一种特殊的光学元件，它通过利用干涉现象和吸收性滤光片的相互作用来调节光的颜色和强度。
其工作原理可以简单地描述为：
干涉滤光片由两个吸收性滤光片组成，它们的透过轴相互垂直且厚度相等。
当光线垂直入射时，它们会在干涉滤光片内部形成干涉现象，从而产生干涉条纹。
这些干涉条纹的位置和强度取决于光线的波长和入射角度。
在某些位置，干涉滤光片将只透过某个波长的光线，而将其他波长的光线反射或吸收。
因此，干涉滤光片可以用来分离光线中的不同波长，从而产生色彩效果。
此外，干涉滤光片还可以调节光线的强度。
当两个吸收性滤光片的透过轴相互平行时，它们的吸收效果相互叠加，从而减弱入射光的强度。
反之，当它们的透过轴相互垂直时，它们的吸收效果互相抵消，从而增强入射光的强度。
总之，干涉滤光片的作用原理是通过干涉现象和吸收性滤光片的相互作用来调节光的颜色和强度。
它在光学领域中有着广泛的应用，如在激光、光学仪器、相机镜头等方面。
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滤光片知识滤光片按工作原理分为吸收、反射、散射、组合和干涉五种如果滤光片的滤光波长为520nm那么它对520nm波长的光吸收最大对520nm左右波长光的吸收随着波长的增加或减少而递减这取决于该滤光片的半波宽超过半波宽的两倍光即不被吸收可完全通过。
我们分光光度计上所用的滤光片为529nm波长对此波长下的光有最大的吸光度A值最大。
那就是说此波长下的光吸收最多. 中文名称干涉滤光片英文名称interference filter 定义利用光的干涉原理和薄膜技术来改变光的光谱成分的滤光片。
干涉滤光片interference film 利用干涉原理只使特定光谱范围的光通过的光学薄膜。
通常由多层薄膜构成。
干涉滤光片种类繁多用途不一常见干涉滤光片分截止滤光片和带通滤光片两类。
截止滤光片能把光谱范围分成两个区一个区中的光不能通过截止区而另一区中的光能充分通过通带区。
典型的截止滤光片有低通滤光片只允许长波光通过和高通滤光片只允许短波光通过它们均为多层介质膜具有由高折射率层和低折射率层交替构成的周期性结构。
例如最简单的高通滤光片的结构为gL2HLmHL/2a其中g代表玻璃光学元件材料a代表膜外空气L和H分别代表厚度为1/4波长的低折射率层和高折射率层L/2则代表厚度为1/8波长的低折射率层m 为周期数。
类似地低通滤光片的结为gH/2LHLH/2a。
一种具有对称型周期膜系的高通和低通滤光片的结构分别为g0.5LH0.5Lma和g0.5HL0.5Hma 。
带通滤光片只允许较窄波长范围的光通过常见的是法布里-珀罗型滤光片它实质上是一个法布里-珀罗标准具见法布里-珀罗干涉仪。
具体结构为玻璃衬底上涂一层半透明金属层接着涂一层氟化镁隔层再涂一层半透明金属层两金属层构成了法布里-珀罗标准具的两块平行板。
当两极的间隔与波长同数量级时透射光中不同波长的干涉高峰分得很开利用别的吸收型滤光片可把不允许透过的光滤掉从而得到窄通带的带通滤光片其通频带宽度远比普通吸收型滤光片要窄。
干涉滤光片工作原理
干涉滤光片工作原理嗨，小伙伴们！今天咱们来唠唠干涉滤光片这个超有趣的小玩意儿的工作原理。
你看啊，干涉滤光片就像是一个超级挑剔的小管家，只允许特定颜色（或者说特定波长范围）的光通过，其他的光呢，就被它无情地拒之门外啦。
这到底是怎么做到的呢？咱们得先从光的波动性说起。
光就像一个个小波浪，一波一波地向前跑。
当两束光碰到一起的时候呢，就会发生干涉现象。
这就好比是两个人在跳绳，要是他们跳绳的节奏刚刚好，就会出现一些很有趣的情况。
对于光来说，如果两束光的波峰和波峰叠加，波谷和波谷叠加，那这时候就会变得更亮，这就是相长干涉；要是波峰和波谷碰到一起了呢，就会互相抵消，变得暗一些，这就是相消干涉。
干涉滤光片就是巧妙地利用了这个干涉现象。
它的结构有点像三明治哦。
中间是一层薄薄的膜，这个膜的厚度可是非常有讲究的，就像是厨师做菜时精确的调料用量一样。
在这个薄膜的两边呢，还有其他的层，这些层组合在一起就像是一个专门为光打造的小迷宫。
当光射进这个干涉滤光片的时候，光就开始在这个小迷宫里穿梭啦。
不同波长的光在薄膜里传播的情况可不一样哦。
比如说，对于某一个特定波长的光，它在薄膜里跑了一圈又一圈，当它从薄膜里出来的时候呢，恰好和其他从外面进来的同样波长的光发生了相长干涉，这样这一波光就被大大加强了，然后就顺利地通过了滤光片。
而其他波长的光呢，就没有这么幸运啦。
它们在薄膜里传播的时候，由于薄膜的厚度不适合它们，等它们出来的时候，和外面进来的光发生的是相消干涉，就变得很弱，几乎就被挡住了，不能通过滤光片。
你可以把干涉滤光片想象成一个超级炫酷的迪斯科舞厅的门口保安。
这个保安只认识那些穿着特定颜色衣服（特定波长的光）的人，那些穿错颜色衣服的人就只能在门口干瞪眼啦。
而且哦，这个干涉滤光片的这种挑剔是非常精准的。
它就像是一个有超能力的小侦探，能够准确地识别出那些它想要放行的光。
这在很多地方都超级有用呢。
比如说在摄影的时候，我们想要拍出那种蓝天特别蓝，白云特别白的照片，就可以用上干涉滤光片。
干涉截止滤光片
• 主要任务：
结构：
S|(HL)^9|A
S:
1.52
H:ZnS 2.3
L:MgF2 1.38
• 1.这类膜系的截至滤光片，并非以某一波长为界，一 侧高透一侧高反的理想模式，而只是在某一有限波段，实 现某一波长为界，一侧高透另一侧高反的波段截止滤光、 分光膜堆；2.即便是同一个周期性膜堆，也是既可以用作 截止长波的短波通滤光片，也可以用做截止短波的长波通 滤光片。
干涉截止滤光片
姓名：费海明 学号：140210002
2015.4.15
截止滤光片
吸收型
对入射角不敏感，便宜，但截止波长不易调节
吸收与干涉组合型 薄膜干涉型 1.特性 2.周期结构 3.通带透射率 4.通带波纹的压缩 5.通带的展宽和压缩 6.截止波长和截止带中心的透射率 7.倾斜时的偏振效应
1.什么是截止滤光片？
m , m 1,3,5..或m 2,4,6....
2s
对应与反射率包络线的次峰。
• 压缩通带波纹的方法：
• A.选取一个对称组合，使其通带内的等效折射率与基片折
射率相接近。
•
nG
|(H 2
L
H 2
)10
|
A
nG 1.52, nL 1.45, nH 2.35
M
M 11 M 21
M12 M 22
cos
i p sin
干涉滤光片的作用原理
干涉滤光片的作用原理
干涉滤光片是光学领域中常见的一种光学元件，其作用原理主要是利用干涉原理干涉薄膜反射光和透射光，实现光波的分离和损耗。
具体来说，干涉滤光片的作用原理可以分为以下几个方面：
1. 反射作用：干涉滤光片的反射率与入射角度有关，反射光强度随着角度的增加而减小。
这是因为多层膜的光程差随着入射角度的变化而改变，从而影响反射强度。
2. 透射作用：干涉滤光片的透过率也与入射角度有关，透射光强度随着角度的变化而异。
光束进入多层膜，一部分被反射，部分被折射，同时在膜层中被反射和干涉。
当膜厚等于波长的一半时，反射和干涉光波的相位相反，导致透过光南补，从而实现波长选择性。
3. 偏振作用：干涉滤光片还具有一定的偏振作用，可以实现对光线的偏振处理。
特别是针对光学系统中入射光线的偏振处理，这种镀膜可以大幅度抑制垂直于光面偏振光的反射和透射，进而起到过滤和保护光源的作用。
总体来说，干涉滤光片通过利用多层膜干涉和反射来实现对光线的分离和偏振处理，是一种重要的光学元件。
其在光学成像、光通信、光电显示等领域均有广泛的应用。
各种滤光片的类型和关键指标,滤光片的主要参数
各种滤光⽚的类型和关键指标,滤光⽚的主要参数⽬前，以滤光⽚的滤光原理来看，吸收滤光⽚和⼲涉滤光⽚是⽬前应⽤范围最⼴，产品最成熟的，此外还有应⽤较⼩的双折射滤光⽚、⾊散滤光⽚。
本⽂主要对各种滤光⽚进⾏了介绍和划分，并且指出了滤光⽚的主要关键指标、尺⼨参数和表⾯规格。
从原理上上，滤光⽚可以分为多个类型，下⾯分别对这些不同类型的滤光⽚进⾏介绍。
1、吸收滤光⽚(Barrier filter)是在树脂或玻璃材料中混⼊特殊染料制成，根据对不同波长光吸收的能⼒不同，就可以起到滤波的作⽤效果。
带颜⾊的玻璃滤光⽚在市场上的普及最⼴，其优点是稳定、均匀、具有良好的光束质量，⽽且制造成本低廉，但是它的存在通带⽐较⼤的缺点，通常很少有低于30nm的。
2、⼲涉滤光⽚（Bandpass interference filters）它采⽤了真空镀膜的⽅法，在玻璃的表⾯镀了⼀层具有特定厚度的光学薄膜，通常⼀块玻璃要由多层薄膜叠加⽽成，利⽤⼲涉原理从⽽让特定光谱范围的光波透过。
⼲涉滤光⽚的种类繁多，它们应⽤领域也不同，其中应⽤⽐较多的⼲涉滤光⽚有带通滤光⽚、截⽌滤光⽚、⼆向⾊滤光⽚。
(1)带通滤光⽚（Bandpass Filters）只可以使某个特定波长或窄波段的光透过，通带之外的光不能够透过。
带通滤光⽚光学指标主要是：中⼼波长（CWL）、半带宽（FWHM)。
根据带宽⼤⼩分为：带宽＜30nm为窄带滤光⽚；带宽＞60nm以上的为宽带滤光⽚。
(2)截⽌滤光⽚（Cut-off filter）可以将光谱分为两个区域，⼀个区的光不能通过称此区为截⽌区，⽽另⼀个区的光能够充分通过称为通带区，典型的截⽌滤光⽚有长波通滤光⽚和短波通滤光⽚。
长波通滤光⽚: 是指特定的波长范围内，长波⽅向是透过的，⽽短波⽅向是截⽌的，起到隔离短波的作⽤。
短波通滤光⽚: 短波通滤光⽚是指特定的波长范围内，短波⽅向是透过的，⽽长波⽅向是截⽌的，起到隔离长波的作⽤。
(3)⼆向⾊滤光⽚(Dichroic filter)可以根据需要选择想要通过光的⼀⼩范围颜⾊，并且对其他颜⾊进⾏反射。
干涉滤光片
干涉滤光片的设计与制造实验报告班级：姓名：学号：一、玻璃(折射率为1.52)表面制备ITO 薄膜(折射率为1.9)，当薄膜光学厚度为0λ/4(0λ取500nm)时，理论计算ITO 薄膜在0λ处的透过率，并判断该薄膜是增透膜还是增反膜。
1、薄膜在0λ处透过率的计算讨论光线正入射,各介质吸收系数k=0的情况,图1 薄膜透过率计算光路图πλλπλπδλλ=∙=∆==∙==∆22224222101nh n 上表面的光程差光线在介质、由于光线正入射且不考虑介质吸收率，故在薄膜n 1上表面的反射系数r 1,玻璃基板n 2上表面的反射系数r 2计算公式如下：1711952.19.152.19.1,2999.119.112121101021=+-=+-=-=+-=+-=n n n n r n n n n r依据单层膜反射率计算公式：2211222212122cos 12cos r r r r R r r r r δδ++=++1660.0,21==R r r 代入得，将πδ8340.0-1==R T1n 2n r 1 r 22、薄膜功能判断1)对比不镀膜的情况若未向玻璃基板上镀ITO 薄膜，则玻璃基板表面的反射系数为631352.1152.112200-=+-=+-=n n n n r ，由于光线正入射，故玻璃表面反射率为0426.0)6313(|r |22===R ,小于镀膜时的反射率0.1660，故该模型中ITO 薄膜为增反膜。
2）从薄膜表面光线的干涉情况考虑：由于n 1>n,,故光线1在薄膜与玻璃的界面反射时产生半波损失，所以1、2光线在薄膜上表面的实际相位差为πππδ2'=+=，这表明，1、2光线在薄膜表面经干涉加强，即薄膜表面反射光加强，这是增反膜的原理。
二、简述窄带滤光片的作用及工作原理并设计如下滤光片(给出膜系结构及设计曲线)：入射介质0n ＝1；出射介质g n ＝1.52；入射角0θ＝︒0；中心波长0λ＝450nm ，中心波长透过率大于85%，透射光谱的半宽度小于50nm 。
借助光学原理设计简易干涉滤光片
THANK YOU
汇报人：XX
实验结果：干涉滤光片的实际性能与设计目标的比较
优化方案：根据实验结果提出的改进措施
用户反馈：用户对干涉滤光片的使用体验和评价
未来改进方向
PART 05
材料创新
研究材料的光学性质：如折射率、吸收率等，以优化滤光片的性能
研究材料的稳定性：如耐热性、耐湿性等，以提高滤光片的使用寿命
探索新型材料：如纳米材料、生物材料等，以提高滤光片的性能
干涉滤光片的应用领域
用户反馈与评价
性能评价标准
透射率：衡量滤光片透过光线的能力
散射率：衡量滤光片散射光线的能力
反射率：衡量滤光片反射光线的能力
色差：衡量滤光片对不同颜色的光线的透过、反射和吸收能力的差异
吸收率：衡量滤光片吸收光线的能力
稳定性：衡量滤光片在长时间使用后性能变化的程度
评价结果分析
干涉滤光片的性能指标：透射率、反射率、吸收率等
滤光片尺寸：根据实际需求确定，如直径、厚度等
参数优化
滤光片厚度：根据所需波长和折射率进行计算
滤光片材料：选择透光性好、折射率高的材料
滤光片结构：设计合理的多层结构，提高滤光效果
滤光片加工：采用精密加工技术，保证滤光片的质量和性能
性能测试
测试目的：验证滤光片的性能是否符合设计要求
测试项目：透射率、反射率、吸收率等
测试方法：使用光学仪器，如分光光度计、光谱仪等
测试结果分析：根据测试数据，评估滤光片的性能优劣，并进行优化设计
设计过程中的难点与解决方案
PART 03
难点一：如何选择合适的材料
材料需要满足光学性能要求，如折射率、色散等
材料需要具有良好的环保性，如无毒、无害、可回收等
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干涉滤光片的设计与制造实验报告班级：姓名：学号：一、玻璃(折射率为1.52)表面制备ITO 薄膜(折射率为1.9)，当薄膜光学厚度为0λ/4(0λ取500nm)时，理论计算ITO 薄膜在0λ处的透过率，并判断该薄膜是增透膜还是增反膜。
1、薄膜在0λ处透过率的计算讨论光线正入射,各介质吸收系数k=0的情况,图1 薄膜透过率计算光路图πλλπλπδλλ=∙=∆==∙==∆22224222101nh n 上表面的光程差光线在介质、由于光线正入射且不考虑介质吸收率，故在薄膜n 1上表面的反射系数r 1,玻璃基板n 2上表面的反射系数r 2计算公式如下：1711952.19.152.19.1,2999.119.112121101021=+-=+-=-=+-=+-=n n n n r n n n n r依据单层膜反射率计算公式：2211222212122cos 12cos r r r r R r r r r δδ++=++1660.0,21==R r r 代入得，将πδ8340.0-1==R T1n 2n r 1 r 22、薄膜功能判断1)对比不镀膜的情况若未向玻璃基板上镀ITO 薄膜，则玻璃基板表面的反射系数为631352.1152.112200-=+-=+-=n n n n r ，由于光线正入射，故玻璃表面反射率为0426.0)6313(|r |22===R ,小于镀膜时的反射率0.1660，故该模型中ITO 薄膜为增反膜。
2）从薄膜表面光线的干涉情况考虑：由于n 1>n,,故光线1在薄膜与玻璃的界面反射时产生半波损失，所以1、2光线在薄膜上表面的实际相位差为πππδ2'=+=，这表明，1、2光线在薄膜表面经干涉加强，即薄膜表面反射光加强，这是增反膜的原理。
二、简述窄带滤光片的作用及工作原理并设计如下滤光片(给出膜系结构及设计曲线)：入射介质0n ＝1；出射介质g n ＝1.52；入射角0θ＝︒0；中心波长0λ＝450nm ，中心波长透过率大于85%，透射光谱的半宽度小于50nm 。
使用n H ＝2.0（Si 3N 4）， n L ＝1.48（SiO 2）。
答：1、窄带滤光片的作用：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。
2、工作原理：窄带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。
其原理可由多光束干涉极大值条件来解释，即：图2 多光束干涉),2,1,0(2sin 422 ==-=ΛN N i n dM πλπϕ当相干光束数目很大时，对于确定的n 、d 、i 值，光源中只有严格满足上述条件的波长成分才能基本无衰减地透过，微小偏离上述条件的波长成分将由于近似相消干涉而衰减，于是实现了窄带滤波。
当入射角i=0°时，透射波长可表示为：N dnN 2=λ。
这说明干涉滤光片透射光波的光谱也是一种“沟槽光谱”。
3、滤光片设计：方案1 (HL)2HLL(HL)2H (12层)图3 方案1设计曲线所得数据如下：中心波长450nm 处的透过率为95.74%,大于85%；该透过率的一半为47.87%，对应的波长分别约为436.2nm 和 464.7nm ，故透射光谱的半宽度约为28.5nm,小于50nm。
该设计合题意。
分析半宽度时也可用此方法：如图，425nm处对应透过率为24.48%,475nm 处对应的透过率为27.76%,两处透过率均小于47.87% ,故透射光谱的半宽度一定小于475-425=50nm。
方案2 (HL)2H(HL)2H （10层）图4 方案2设计曲线所得数据如下：中心波长450nm处的透过率为95.74%,大于85%；该透过率的一半为47.87%，对应的波长分别约为429.0nm和473.1nm，故透射光谱的半宽度约为44.1nm,小于50nm。
该设计合题意。
同样，分析半宽度时也可用此方法：如图，425nm处对应透过40.37%,475nm 处对应的透过率为44.78%,两处透过率均小于47.87% ,故透射光谱的半宽度一定小于475-425=50nm。
三、简述窄带滤光片的制备过程，给出实际滤光片的测试结果(中心波长、峰值透过率，光谱半宽度)，利用干涉理论分析实际结果和理论设计值的差别及产生差别的原因。
答：本次实验采用方案1，即(HL)2HLL(HL)2H，制备干涉滤光片的方法为等离子体增强化学气相沉积法，英文缩写为PECVD，实验设备如图：（一）制备过程1、清洗镀膜机（图5），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。
设备具体操作如下： 1）开机a) 开机前准备：打开总电闸、电脑、空压机、冷却水、液氮阀门（罐上阀门和气路版阀门）。
b) 开机：弹起设备紧急制动，按下绿色电源按钮，打开PC 端控制软件；启动泵。
2）沉积工艺过程a)工艺前准备：确认工艺需要的气体源，打开相应阀门（反应气体和高纯氮）；本次实验需要N 2/SiH 4、N 2、NH 3、N 2O 等气体。
b)加热器预热：chamber 抽真空至base pressure （默认6mTorr ）后在软件chamber 界面温度区输入预加温度，依次按run ，stop （至300℃约二十分钟）。
c) Recipe 设置：在recipe 界面点击automatic 编辑确定工艺步骤及详细参数（气体流量，气压，温度，高低频功率及时间，工艺沉积时间）； 首先，根据单层膜H 与L 的几何厚度、沉积速度，以及系统给出的时间，计算出在H 层与L 层几何厚度下，需要PECVD 反应的沉积时间。
Si3N4 100nm ——60s SiO2 300nm ——80s 56.250nm ——33.75s 76.014nm ——20.27s (近似取整) 56nm ——34s 76nm ——21s得出反应时间之后，还要确定反应的温度，高低电压以及其持续时间等。
将所有数据输入到控制PECVD设备的软件中，编辑好每一层单层膜制备的数据。
需要注意的是，由于中间为LL两层相同单层膜，可以直接将时间调整为两倍。
图6为H单层膜编辑页面（数据非最终设定值）：图6 H层参数编辑页面图7为L单层膜编辑页面（数据非最终设定值）：图7 L层参数编辑页面d)Condition：确定并设定工艺参数后以此工艺在condition wafer上进行10-20分钟的预沉积，此时应当打开尾气处理系统（喷淋和燃烧）；e)沉积操作：放入沉积衬底，依次按设定好的recipe点击run自动进行；f)工艺完成后及时取出样品保存。
图8 制备完成的样品 3）关机a)确定取出样品后关闭传送舱盖，抽至真空状态。
b)关闭所有气路，高纯氮瓶口阀门和气路板阀门，特气柜应当关闭气动阀）。
关闭尾气处理系统；c)按下设备红色按钮并按下制动阀门，关闭电脑，总电源，冷却水，空压机。
4、滤光片参数性能检测1) 从镀膜机室取出干涉滤光片，在图6所示的分光光度计中测试滤光片的光学特性，扫描区间是380nm~800nm,；2) 将测得的滤光片透过率曲线和设计的曲线进行比较和分析。
（二）测试结果将干涉滤光片放在分光光度计内进行性能检测，扫描区间是380nm~800nm 。
扫描结果如下图。
滤光片实际测量所得性能参数如下：中心波长：457nm峰值透过率：77.6%光谱半宽度：28nm（472nm——444nm）而用软件分析理论所得透过率曲线图如下：理论性能参数为： 中心波长：450nm 峰值透过率：95.68%光谱半宽度：28.5nm(436.2nm ——464.7nm) （三）对比理论与实际的差异由曲线图走势来看，实际曲线与理论分析十分接近，形状基本相符，但具体性能参数上有一些差别，表现为：1、实际中心波长比理论中心波长大7nm ；2、实际峰值透过率远比理论峰值透过率低18.08%；3、光谱半宽度与理论值基本相符。
（四）分析差异产生的原因 1、中心波长向右漂移7nm 由干涉滤光片的基本原理出发：由分析得知，波长满足如下关系的光会经干涉得极大值：πλπϕN i n d M 2sin 4220=-=∆由0=i ，得中心波长N dn N 2=λN 取1即为所求中心波长，可看出，若dn 即介质光学厚度增大,则会导致中心波长增大。
此次所制备的滤光片中部为SiO 2（L 层），H 层为Si 3N 4。
由分析知，H 层或L 层光学厚度nd 的增大均会导致中心波长的增大。
故以下从两方面分析可能原因： （1）d 增大：① 由于某些因素导致实际沉积时间过长。
如，实际沉积时间大于理论值——本次实验H层与L层所设置的沉积时间均为近似取整后的结果，单层H层设为34s，单层L层设为21s。
而较为精确计算所得为H层沉积33.75s ，L层沉积20.27s。
这表明H、L层的实际沉积时间均略大于理论精确所得时间，故沉积厚度大于理论值。
或者在实际操作中由于设备不够精确的原因，导致沉积的时间大于设置时间，从而使薄膜厚度大于理想值。
②沉积速率在某个时间段过快。
经查阅相关资料，可能情况之一为：SiO2膜淀积开始时自偏压较大，淀积速率较快，随着淀积的进行，自偏压逐渐降低，淀积速率变慢。
一定时间后，自偏压不再变化，SiO2的淀积速率趋于稳定。
故在稳定之前，由于自偏压过大导致淀积速率大于预设值，从而导致最终淀积厚度大于预设值。
（2）n增大：由于反应过程不完全或反应条件出现偏差、干扰等各种可能因素，导致所制备SiO2、Si3N4膜中混有杂质，这样的话，介质层所对应的折射率就有可能大于理论值，影响了光学膜的光学厚度。
（3）工作条件相关参数的影响PECVD设备制造滤光片时相关工作参数的偏移，如气体流量、气压、温度、高低频功率及时间等均会对薄膜的沉积速率以及折射率等特性产生一定的影响，从而导致薄膜的光学厚度dn增大。
经查阅资料，得到关于窄带滤光片制作过程工作参数、工作条件对生成膜特性的影响的实验数据报告。
如图为一定条件下，用控制变量法研究温度、射频功率、反应气压以及气体流量比等工艺参数对SiO2薄膜光学性能的影响。
nnn n由图可知，上述自变量的改变均会对薄膜沉积速率、折射率产生一定影响。
其中，沉积速率的变化直接影响薄膜的厚度。
故可知，实际工作中，诸如上述的条件参数若相对于理论设置值有所偏差，则会影响最终制成的薄膜的光学厚度dn ，这可能是本次实验所制备薄膜dn 增大的原因。
2、实际峰值透过率远比理值低答：中心透过率的定义是中心波长透过的最大光强度与入射光强度的比值，即0I I T TMM =。