【2017年整理】薄膜滤光片走向成熟.pdfVIP

现代应用光学! ! ! ! ! ! ! 光机电信息! ! ! ! ! ! ! ! ! !# 年第! 期 ! ! 多层膜滤光片在生物医学仪器、分析仪器及 薄膜滤光片向具有低损耗、优异的光谱性能和被 先进的激光系统中起着重要的作用。虽然许多应 动式温度补偿能力等方向发展，并使其成为光通 用目前仍依赖于过时的滤光技术，但远程通信的 信的关键组件，从而提高了光纤系统的性能，降低 严格要求促进了光学薄膜技术的发展。密集波分 了成本。 复用（#$ ）光通信系统的挑战性要求加速了 图%! 为生产通信系统用滤光片而研制的离子束溅射镀膜系统。用该系统可制备出生物医学仪器和分析仪器等用的薄 膜滤光片 ! ! 光学薄膜今天所取得的显著进展是人们在 1234567 89634(: ;95463= 公司最先对外报道了这 % 年前难以想像的。其中的第一个关键性进展 种滤光片，紧随其后，美国加州1234567 89634(: 6? 是研制出中心波长接近于%’’() 的极窄带通滤 @9A639AB 也发布了其研究成果。该研究室研制的 光片。这种滤光片首先在 #$ 系统中得到应 滤光片是基于多重法布里?珀罗谐振腔设计，是由 用，用于选择单独通道，带宽最初为 %* +() % C D 波长厚度的高C 低折射率的坚硬氧化物材料 （,-./ ），后来提高到* 0() （%-./ ）。美国 多层膜构成的。 ·%+ · !#$% ’(()*$# +(,*-./ / / / / / / !# $%’()*+,’%/ / / / / / / 01 2 ，3$41 2556 图! 用转向点监测法，该方法主要用于制备窄带通滤光片，即当测得透射系数对时间曲线达到极大值或极小值时，马 上停止镀覆高折射率或者低折射率材料。这种方法可镀制出# $ % 波长厚度的膜层 波长光通信系统所需要的光学滤光片。这种高性 多通道滤光片 能滤光片的厚度仅为几十微米，但要求镀上几百 层膜。新的沉积方法具有在一个小面积上制备极 对滤光片技术的研究从来就没有停止过，一 高均匀性的滤光片的能力，但是稳定的沉积速率 些公司先后研制出带宽小至’ !() （!*+,- ），能 还有待于进一步研究。 够传输. 个 #+,- 带宽，并同时反射掉所有直 新开发的一种离子辅助离子束溅射镀膜新技 接相邻频道的信号（. 频通滤光片）。因为这种滤 光片要求的是高度矩形的频谱形状（边的陡度对 带宽的比值很小），所以需要多达#/ 个法布里0珀 罗腔和共计% 多层膜层。 另一个关键性进展是薄膜增益补偿滤光片的 研制成功，该滤光片能对光纤放大器的增益光谱 进行补偿。设计和制造这种滤光片极具挑战性， 因为所要求的膜层厚度为非# $ % 波长，因此目前 世界上只有很少几家公司掌握这种技术。 镀膜技术、滤光片设计和光学监测技术的发 图1 通过观测窗口拍摄的照片。图中为现代离子束溅 展促进了薄膜滤光片技术的发展。采用# 年前 射镀膜系统 的镀膜技术现已不能制备出今天这种大容量、多 ·#/ · 现代应用光学$ $ $ $ $ $ $ 光机电信息$ $ $ $ $ $ $ $ $ !# 年第! 期 术除能提供高精度监控能力外，还能镀制氧化物 的硬质薄膜，这种膜能经受住恶劣环境的长期侵 新机遇 害。当工作在湿热环境时，膜层必须没有漂移，能 在很宽的温度和湿度范围条件下工作几十年，且 $ $ 为光通信系统所研制的滤光片业已成熟，并 不出现故障。 已广泛用于