1064nm激光窄带滤光膜的设计、制备及其性能研究

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窄带滤光片作为关键性器件被广泛应用在激光技术、光通信技术、卫星遥感探测等领域,滤光片的质量和体积等参数对其应用有着直接的影响。传统的窄带滤光片是根据法布里-珀罗干涉仪制成的,此类膜系层数较多,整体厚度较大,高达几十微米。光子晶体凭借其光子禁带和光子局域这两个重要的特性在窄带滤光片设计领域备受青睐,与传统的窄带滤光片相比,光子晶体膜系层数少,薄膜整体厚度薄。本文利用Rsoft和Macleod软件对一维光子晶体的光子禁带和光子局域进行分析,最终设计并制备出窄带滤光片用的1064nm激光窄带滤光膜。  利用Rsoft软件的Bandsolve模块研究了一维光子晶体的光子禁带以及光子局域与缺陷层光学厚度、折射率的关系,找出了其变化规律。发现高、低折射率材料的厚度比越小,光子禁带的位置以及带隙率相差越大,而且每一个光子禁带的带隙率都有一个最大值;两种介质村料的折射率相差越大,形成的光子禁带的带隙率就越大;确定了缺陷层光学厚度对缺陷模位置的影响规律。  利用Macleod软件建立不同结构参数的1064nm激光窄带滤光膜模型,模拟分析了透过率光谱性能的变化规律,得到了缺陷层的光学厚度、折射率、位置以及光子晶体周期数变化对光子禁带和光子局域的影响规律。确定了1064nm激光高透过,且半峰宽尽可能小的结构参数。  采用电子束真空镀膜设备制备1064nm激光窄带滤光膜,制备过程中采用晶控方法在线监控膜厚,利用离子束辅助沉积改善成膜质量。选择Si和SiO2作为高、低折射率材料组成一维光子晶体,SiO2作为缺陷层替换低折射率材料,研究了薄膜的制备工艺,制备了800~1500nm波段内透过率低至0.66%,1064nm波长处透过率为87.45%,半峰宽为33.5nm的1064nm激光窄带滤光膜。
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