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光谱阶跃式集成滤光片作为一种精细分色元件,在多光谱航天遥感仪器中可以发挥重要的作用。本文紧密围绕项目对集成滤光片的技术要求,结合集成滤光片国内外的发展现状,展开了对多腔结构光谱阶跃式红外集成滤光片的研究。
在单个基片上,通过改变带通滤光片谐振腔局部区域光学厚度的方法,实现滤光片光谱通道的选择,达到多通道光谱集成的目的。分析了小角度锥光线入射的情况下,带通滤光片光谱特性的变化,发现与单腔F-P结构的带通滤光片相比采多谐振腔结构的带通滤光片,锥光线入射对其光谱影响更小。
在短波红外区域,对Si和SiO2薄膜材料作了详细的研究。选择这两种材料,采用双腔膜系结构,在1.1-1.5μm区域完成了8通道光谱阶跃式集成滤光片的优化设计。集成滤光片的制备采用真空电子束蒸发镀膜技术配合组合掩膜刻蚀工艺来完成。采用真空镀膜技术完成基本膜系的制备,组合掩膜配合离子束刻蚀形成有规律的谐振腔光学厚度排布,最终达到精细分光的目的。
对集成滤光片制备工艺深入研究后,制备出1.1-1.5μm双腔结构8通道光谱阶跃式短波红外集成滤光片,其单元滤光片几何线宽为2mm,峰值透过率大于75%,光谱定位精度优于0.9%。实验分析表明,影响集成滤光片性能的主要因素为多次成膜工艺的稳定性及离子束刻蚀的控制精度。