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高光谱成像光谱仪的技术发展越来越成熟,对于小型化、轻量化以及通道数的要求越来越高。因而通道更多、集成度更高、体积更小和重量更轻的高光谱红外滤光片成为一项需要突破的关键技术。 通过分析光学薄膜的基本理论,选取法布里一珀珞结构光学薄膜膜系实现窄带高光谱滤光片,并且通过采用组合刻蚀和组合套镀的方法来改变膜系间隔层(即滤光片谐振腔层)的光学厚度,实现多通道集成滤光片。 选取锗和一氧化硅分别作为高低折射率膜层材料,并进行了膜层聚集密度、光学常数和晶体结构分析。通过对集成滤光片制备过程中主要涉及的薄膜制备技术、光刻图形掩膜技术、膜面刻蚀技术的理论分析和实际技术工艺研究,设计了集成滤光片研制技术工艺流程。在短波红外区域2.0~2.5微米光谱范围内,通过组合套刻设计并研制了32通道集成窄带滤光片,单个光谱通道的有效通光区域的宽度为90微米,其间有30微米的挡光过渡带。另外,通过组合套镀方法研制了8通道集成窄带滤光片。这样的尺寸周期结构可以与面阵探测器的像元尺寸与周期结构良好配合。 通过原子力显微镜和扫描电镜观察了滤光片的表面形貌和通道台阶形貌,滤光片结构制作满足设计要求。采用显微红外光谱仪进行了微区光谱测量,得到各个通道的光谱透过率曲线。通过分析会聚光测量与平行光正入射测量的结果差别,得到了各个通道平行光正入射情况下的透射率光谱曲线,通道的光谱覆盖范围为2.0~2.5微米,峰值光谱透过率大于60%,滤光片的半功率带宽为8~13nm,相对带宽在0.3%~0.65%之间。 本研究工作中,将光学薄膜技术与微尺寸图形技术相结合,在短波红外光谱区域首次将滤光片的有效尺寸控制在100微米以内,将32个光谱通道集成在同一块小的基片上。利用会聚光斑和反推方法解决了微区域光谱测量的难题。得到了可与探测器像元实际配合的微型集成滤光片样品。这项研究具有一定的技术创新和跨越,亦具有一定的学术意义和良好的应用前景。