[信息与通信]全介质窄带滤光片.ppt

膜系设计结果对比：背面无AR35L-3C 5300nm, L间隔层，不同级次，常规设计；35L-3C 4900nm,H间隔层，相同级次，原型法设计，为提高波形陡度，有意在通带保留一定的波纹，为工艺稳定型膜系 原型法设计：BP1064-10nm, 179L, 9C, 27633nm,W(OD4)=13.37nm, W(OD8)=20.45nm，9个相同的间隔层，性能优异，工艺稳定性好：常规设计法难以得到的结果 窄带滤光片的角度效应 λ= λ0((1-N0/Ne)2 sinΦ)^? 可见Ne值越高，角度效应越小，Ne主要取决于间隔层的折射率。由于实际应用中均有一定的视场角，间隔层最好使用高折射率材料 高级次滤光片角度效应较小 实际应用中将滤光片置于入射角变化较小的位置，或改变滤光片基片的形状，使其有利于减小入射角变化的范围 结论 对于多腔窄带滤光片，如果各个界面或腔堆之间的组合导纳失配，将会在通带产生波纹 各个腔堆的间隔层如果选用不同的膜料或不同的干涉级次，将有利于消除波纹。但是此类膜系只适用于不使用修正板的直接监控系统，此类结构具有严重的TOOLING效应，可称为非稳定性膜系结构 各个腔堆的间隔层如果选用相同的膜料和相同的干涉级次，这样的结构具有最小的TOOLING效应，因此工艺性良好，可称为稳定的膜系结构，可采用间接监控工艺 使用原型法可方便地设计具有同样间隔层的多腔滤光片，各个匹配层的监控并不产生新的困难。原型法的缺点是只能设计具有奇数腔堆的多腔滤光片，有时不太方便 使用导纳匹配法，可以人工设计具有偶数腔堆的多腔滤光片 调节匹配层的导纳值，并适当降低通带波纹的要求，即可提高滤光片的波形陡度：此类设计有可能以最少的层数和最小的总厚度达到技术要求—在大批量生产中有效降低成本：5C-8μ,4C-7μ,3C-5μ 应以性价比为设计原则，既留有设计余地，又避免设计过度：通过实验确定，逐步积累经验，提高设计水平 滤光片的结构愈复杂（层数增加或腔数增加），对监控精度的要求愈高。此时即使监控稳定的膜系结构，也需要使用直接监控工艺 采用H膜料的间隔层，滤光片将具有较小的角度效应 适当提高间隔层的干涉级次，有利于提高波长定位精度 谢谢！ 全介质窄带滤光片设计中的问题--内部讨论专用 带通滤光片及其信噪比 带通滤光片用于从指定的谱带提取光信号，同时抑制此谱带之外的辐射 光信号 S=∫R(λ)*T(λ)*D(λ) d (λ) 即光谱图通带之下的面积 R(λ)—光源辐射的分布 T(λ)—光学系统，主要是滤光片通带区域的光谱特性 D(λ)—探测器的光谱响应 光噪声 N= ∫R(λ)*B(λ)*D(λ) d (λ) 即光谱图截止带之下的面积 B(λ)--光学系统，滤光片在背景区域的光谱特性，由积分限确定 假设 R(λ), D(λ) 均为常数， 信噪比 S/N= ∫ T(λ) d (λ)/ ∫B(λ) d(λ) 即简化为光谱图中通带之下的面积与截止带之下面积的比值 例如，对于10nm带宽的滤光片，T=80%,信号量近似为S=0.8*10=8; 设其背景为10^-4, 噪声量近似为N=0.0001*(1100-350nm)=0.075, S/N=8/0.075=106—探测系统的精度约为1%， 如果要求精度达到0.1%，则背景应优于10^-5 以上是信号与噪声均来自同一光源的情况 荧光系统的信噪比 对于荧光系统 S/N= ∫R1 (λ)* T1(λ) d (λ)/ ∫R2 (λ)*T1(λ) d(λ), 其中D (λ)设为常数，可消去 荧光产生的信号S=0.001*0.9*30=2.7*10^-2 激发光产生的噪声 N=10*10^-8*(1100-350)=0.00075=7.6*10^-5 S/N=355, 由于荧光与激发光相比强度仅为10^-4, 所以激发滤光片的背景需要OD8量级，或者还要附加高衬度接受滤光片，才能保证足够高的荧光探测精度。 注意：对于串置的2个吸收型滤光片，OD值可以相加。对于干涉型滤光片，一定要考虑界面之间的多次反射。 窄带滤光片的结构参数 中心波长：λ=λ(N,d,θ) 作为波长函数的透射率：T=T(λ,θ) 半峰值带宽：W0.5=W(R,m,Ψ) 顶宽：W0.9 底宽：W0.1, W0.0001 波形系数：η=W0.1/W0.5 背景光谱范围:光源的辐射范围/探测器的响应范围 背景深度:影响信噪比的主要因素 OD=Log(1/T), dB=10 Log(1/T) 单腔F-P滤光片的特性W0.9=0.33W0.5, W0.1=3W0.5,三角形分布；底部背景差，导致探