图形化吸收器及其在多通道滤光片中的应用研究
发布时间：2022-01-19 17:36
滤光片的图形化是许多光学系统与设备小型化、集成化发展的关键问题之一,在多光谱成像、探测、信息传感等领域起着重要作用。本文围绕滤光片图形化技术展开,对几种不同的滤光片图形化进行了研究分析,主要涉及如下内容:首先简要介绍了滤光片的常见类型与发展情况,同时也对滤光片图形化的应用领域进行了说明。介绍了常见图形化方法,着重对光刻技术的主要工艺进行了原理阐述,并讨论了各步骤以及参数对滤光片图形化的影响。其次研究了图形化吸收器在航天中的作用,设计了金属-介质结构的可图形化宽波段吸收器膜系,并在离子辅助沉积设备中制备得到宽波段的吸收器,400-1100nm波段平均反射率仅有0.9%,且在50°入射角以内具有很好的角度不敏感性。最后用光刻-湿法刻蚀的方法图形化得到了双轴太阳敏感器的掩膜玻璃。然后,研究了五通道滤光片的制备及图形化方法。选择双截止组合结构,以TiO2、SiO2为高低折射率介质,设计了可见-近红外五通道的带通滤光片膜系。采用离子辅助沉积技术制备了各个通道的滤光片,滤光片具有良好的陡度和深截止,每个通道透过率在93%以上,且中心波长偏移在3.5nm以内。最后沿用第三章中设计的吸收膜系,对多通道...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１滤光片作用示意图??
浙江大学硕士专业学位论文??１．２滤光片的发展??滤光片自诞生以来，随着应用场景的拓展，其种类也在不断地增加。一般地，根据??滤光片工作方式的不同，传统的滤光片可分为吸收型滤光片与干涉型滤光片。除此之外，??随着对微纳领域的研究日新月异，精密加工能力越来越强，更多基于微纳结构的新型滤??光片也不断为问世。??１．２．１吸收型滤光片??吸收型滤光片主要通过选择性地吸收入射光中特定波段的光，实现透射光谱或反射??光谱的能量调制。吸收型滤光片一般通过往器件里掺杂金属（离子）或者染料实现。器??件中掺杂离子携带的电子一直在运动，当入射光中某部分波长的光能量满足跃迁条件时，??电子吸收光波能量，由低能级向高能级跃迁，实现对入射光谱的选择性吸收。而染料滤??光片中的染料含有大量的氮氮双键、苯环等共轭体系，当有不同波长的光照射到共轭体??系上时，共轭体系会吸收某段波长的能量，从而显现出特定的颜色。??作为相对容易获取的滤光手段，吸收型滤光片很早就被人们应用在生活中。人们选??择有色坡璃作为窗坡璃的材料，这样能够让房间出现绚丽多彩的效果。这种技术有史记??载最早运用于１０世纪。现在世界上保存最古老的彩色破璃窗是德国奥格斯堡大教堂的彩??色坡璃窗，建成于１２世纪早期，教堂的窗户利用有色玻璃拼出带有先知的图案［８］。??ＩＭＳ??ＭＢ??图１．２奥格斯堡大教堂的彩色破璃窗??近代光学中，吸收型滤光片常用于相机摄影机的滤色部件，实现对画面色彩的校正，??２??
浙江大学硕士专业学位论文??中常添加红外滤光片来阻挡不需要的红外光进入系统。??带通滤光片能够将透射带波长范围两侧的光进行有效的阻隔，选择性地允许小范围??波段光透射。通常根据通带范围的大小，可以将带通滤光片分为窄带滤光片和宽带滤光??片。带通滤光片是各种光学系统的重要组成部分，尤其在成像系统中，带通滤光片能够??有效地降低系统中的杂散光的影响，显著提高信噪比和成像质量，发挥着无法替代的作??用。??１．２．３新型滤光片??随着各种微纳加工技术的不断进步，各种基于微纳结构的滤光片不断涌现。现阶段??已经实现的包括一维以及二维亚波长级的光栅滤光片、基于纳米颗粒的彩色滤光片、利??用仿生原理构造的类蝴蝶翅膀鳞片结构的彩色滤光片和基于微纳结构的角度不敏感吸收??１．２．３．?１亚波长级的光栅滤光片??通常而言，亚波长级光栅滤光片的光栅周期小于参考波长，入射光照射时，不会发??生高级次衍射。这种滤光片可以通过光栅周期尺寸、占空比以及每个周期结构的形状实??现对滤光片光谱的调整。??ｓ｜ｓｓｊｊｊｓｓｓｓ＾＾＝＝ｉ??—（ａ）??（ｂ）???ｓｓＢｓａｓｓｓＢＢＳ＾ＧＰ＾??（Ｃ）?（ｄ）??图１．?３光栅滤光片的ＳＥＭ照片（ａ）红色（周期为４００?ｎｍ，线宽为２７９?ｎｍ）?，?（ｂ）绿色（周期为??３５０?ｎｍ，线宽为２３１?ｒｕｎ）和（ｃ）蓝色（周期为４４０?ｎｍ，线宽为１７７?ｎｍ）?；?（ｄ）蓝色滤光片的斜视??图［１。］。??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]雷竹冠层叶片反射光谱特征及其对叶片水分变化的响应[J]. 张玮,王鑫梅,潘庆梅,谢锦忠,张劲松,孟平. 林业科学研究. 2019(03)
[2]表面等离子电磁波吸收器发展及应用[J]. 黎永前,余洋,苏磊. 光学精密工程. 2019(03)
[3]W/VO2周期性纳米盘阵列可调中红外宽频吸收器[J]. 李政鹏,李毅,黄雅琴,裴江恒,田蓉,刘进,周建忠,方宝英,王晓华,肖寒. 光子学报. 2019(01)
[4]双光束超分辨激光直写纳米加工技术[J]. 曹耀宇,谢飞,张鹏达,李向平. 光电工程. 2017(12)
[5]High sensitivity SPR sensor for liquid phase sample with Ag/PbS/Graphene hybrid nanostructure[J]. Kexiu Dong,Yanping Ji,Jiajia Mi,Xiaotong Zhao,Bin Wu,Wangxia Huang,Jianping Shi. 光电工程. 2017(02)
[6]一种用于超光谱成像系统中消高级次光谱集成滤光片的设计与研制[J]. 段微波,李大琪,余德明,刘保剑,刘定权. 红外与毫米波学报. 2016(04)
[7]高分一号多光谱遥感数据的面向对象分类[J]. 刘书含,顾行发,余涛,王珂,张周威,鞠颂. 测绘科学. 2014(12)
[8]高分辨率表面等离子体显微镜综述[J]. 蔡浩原. 中国光学. 2014(05)
[9]基于亚波长二维光栅的入射角不敏感颜色滤光片研究[J]. 洪亮,杨陈楹,沈伟东,叶辉,章岳光,刘旭. 物理学报. 2013(06)
[10]阳极氧化铝模板合成介孔CeO2纳米纤维及其光致发光性能[J]. 吕仁江,侯学功,李英杰,邓磊,丁会敏,丁爽. 应用化学. 2012(06)
硕士论文
[1]窄带吸收超材料在传感器的应用研究[D]. 李瑞芳.北京邮电大学 2018
[2]多通道滤光片制备中的光吸收器及Lift-Off光刻工艺研究[D]. 范瑞.浙江大学 2016
本文编号：3597281
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１滤光片作用示意图??
浙江大学硕士专业学位论文??１．２滤光片的发展??滤光片自诞生以来，随着应用场景的拓展，其种类也在不断地增加。一般地，根据??滤光片工作方式的不同，传统的滤光片可分为吸收型滤光片与干涉型滤光片。除此之外，??随着对微纳领域的研究日新月异，精密加工能力越来越强，更多基于微纳结构的新型滤??光片也不断为问世。??１．２．１吸收型滤光片??吸收型滤光片主要通过选择性地吸收入射光中特定波段的光，实现透射光谱或反射??光谱的能量调制。吸收型滤光片一般通过往器件里掺杂金属（离子）或者染料实现。器??件中掺杂离子携带的电子一直在运动，当入射光中某部分波长的光能量满足跃迁条件时，??电子吸收光波能量，由低能级向高能级跃迁，实现对入射光谱的选择性吸收。而染料滤??光片中的染料含有大量的氮氮双键、苯环等共轭体系，当有不同波长的光照射到共轭体??系上时，共轭体系会吸收某段波长的能量，从而显现出特定的颜色。??作为相对容易获取的滤光手段，吸收型滤光片很早就被人们应用在生活中。人们选??择有色坡璃作为窗坡璃的材料，这样能够让房间出现绚丽多彩的效果。这种技术有史记??载最早运用于１０世纪。现在世界上保存最古老的彩色破璃窗是德国奥格斯堡大教堂的彩??色坡璃窗，建成于１２世纪早期，教堂的窗户利用有色玻璃拼出带有先知的图案［８］。??ＩＭＳ??ＭＢ??图１．２奥格斯堡大教堂的彩色破璃窗??近代光学中，吸收型滤光片常用于相机摄影机的滤色部件，实现对画面色彩的校正，??２??
浙江大学硕士专业学位论文??中常添加红外滤光片来阻挡不需要的红外光进入系统。??带通滤光片能够将透射带波长范围两侧的光进行有效的阻隔，选择性地允许小范围??波段光透射。通常根据通带范围的大小，可以将带通滤光片分为窄带滤光片和宽带滤光??片。带通滤光片是各种光学系统的重要组成部分，尤其在成像系统中，带通滤光片能够??有效地降低系统中的杂散光的影响，显著提高信噪比和成像质量，发挥着无法替代的作??用。??１．２．３新型滤光片??随着各种微纳加工技术的不断进步，各种基于微纳结构的滤光片不断涌现。现阶段??已经实现的包括一维以及二维亚波长级的光栅滤光片、基于纳米颗粒的彩色滤光片、利??用仿生原理构造的类蝴蝶翅膀鳞片结构的彩色滤光片和基于微纳结构的角度不敏感吸收??１．２．３．?１亚波长级的光栅滤光片??通常而言，亚波长级光栅滤光片的光栅周期小于参考波长，入射光照射时，不会发??生高级次衍射。这种滤光片可以通过光栅周期尺寸、占空比以及每个周期结构的形状实??现对滤光片光谱的调整。??ｓ｜ｓｓｊｊｊｓｓｓｓ＾＾＝＝ｉ??—（ａ）??（ｂ）???ｓｓＢｓａｓｓｓＢＢＳ＾ＧＰ＾??（Ｃ）?（ｄ）??图１．?３光栅滤光片的ＳＥＭ照片（ａ）红色（周期为４００?ｎｍ，线宽为２７９?ｎｍ）?，?（ｂ）绿色（周期为??３５０?ｎｍ，线宽为２３１?ｒｕｎ）和（ｃ）蓝色（周期为４４０?ｎｍ，线宽为１７７?ｎｍ）?；?（ｄ）蓝色滤光片的斜视??图［１。］。??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]雷竹冠层叶片反射光谱特征及其对叶片水分变化的响应[J]. 张玮,王鑫梅,潘庆梅,谢锦忠,张劲松,孟平. 林业科学研究. 2019(03)
[2]表面等离子电磁波吸收器发展及应用[J]. 黎永前,余洋,苏磊. 光学精密工程. 2019(03)
[3]W/VO2周期性纳米盘阵列可调中红外宽频吸收器[J]. 李政鹏,李毅,黄雅琴,裴江恒,田蓉,刘进,周建忠,方宝英,王晓华,肖寒. 光子学报. 2019(01)
[4]双光束超分辨激光直写纳米加工技术[J]. 曹耀宇,谢飞,张鹏达,李向平. 光电工程. 2017(12)
[5]High sensitivity SPR sensor for liquid phase sample with Ag/PbS/Graphene hybrid nanostructure[J]. Kexiu Dong,Yanping Ji,Jiajia Mi,Xiaotong Zhao,Bin Wu,Wangxia Huang,Jianping Shi. 光电工程. 2017(02)
[6]一种用于超光谱成像系统中消高级次光谱集成滤光片的设计与研制[J]. 段微波,李大琪,余德明,刘保剑,刘定权. 红外与毫米波学报. 2016(04)
[7]高分一号多光谱遥感数据的面向对象分类[J]. 刘书含,顾行发,余涛,王珂,张周威,鞠颂. 测绘科学. 2014(12)
[8]高分辨率表面等离子体显微镜综述[J]. 蔡浩原. 中国光学. 2014(05)
[9]基于亚波长二维光栅的入射角不敏感颜色滤光片研究[J]. 洪亮,杨陈楹,沈伟东,叶辉,章岳光,刘旭. 物理学报. 2013(06)
[10]阳极氧化铝模板合成介孔CeO2纳米纤维及其光致发光性能[J]. 吕仁江,侯学功,李英杰,邓磊,丁会敏,丁爽. 应用化学. 2012(06)
硕士论文
[1]窄带吸收超材料在传感器的应用研究[D]. 李瑞芳.北京邮电大学 2018
[2]多通道滤光片制备中的光吸收器及Lift-Off光刻工艺研究[D]. 范瑞.浙江大学 2016
本文编号：3597281
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