窄帶紅外濾光片的透過率優(yōu)化策略

來源：努美（北京）科技有限公司 2025年04月11日 11:41

　　窄帶紅外濾光片的核心性能指標是中心波長透過率（Tmax）與半高寬（FWHM）的平衡。在氣體檢測、熱成像等應(yīng)用中，高透過率（>85%）與窄帶寬（<10nm）的協(xié)同優(yōu)化是技術(shù)難點。以下從材料、膜系設(shè)計、工藝控制三方面提出優(yōu)化策略：

　　一、材料選擇：匹配光譜需求

　　高折射率介質(zhì)材料

　　采用硫系玻璃（如Ge-As-Se）或半導(dǎo)體薄膜（如ZnS、GaAs），其紅外吸收系數(shù)低（<0.01cm?¹），可減少光損耗。

　　案例：在8-12μm大氣窗口，Ge-As-Se玻璃的透過率較傳統(tǒng)石英玻璃提升20%。

　　低吸收基底材料

　　選用單晶硅、氟化鈣（CaF?）等低紅外吸收基底，避免基底對目標波段的能量吸收。

　　二、膜系設(shè)計：調(diào)控光譜特性

　　法布里-珀羅（F-P）干涉結(jié)構(gòu)

　　通過多層高/低折射率膜層交替堆疊，形成窄帶干涉腔。

　　優(yōu)化參數(shù)：調(diào)整膜層厚度比（如nH/nL=1.8），控制FWHM至5-8nm。

　　吸收型窄帶濾光片

　　在介質(zhì)膜中摻雜稀土元素（如Er³?），利用其特征吸收峰實現(xiàn)窄帶濾波。

　　優(yōu)勢：無需嚴格膜厚控制，適合大批量生產(chǎn)。

　　三、工藝控制：提升鍍膜質(zhì)量

　　離子束輔助沉積（IBAD）

　　在鍍膜過程中引入離子束轟擊，增強膜層致密度，降低散射損耗。

　　效果：透過率提升5-10%，膜層應(yīng)力降低40%。

　　溫度與真空度控制

　　鍍膜溫度控制在150-200℃，真空度優(yōu)于1×10?³Pa，減少氣體分子吸附導(dǎo)致的光吸收。

　　四、性能驗證與案例

　　測試方法：采用FTIR光譜儀檢測透過率，激光干涉儀測量膜層厚度。

　　案例：某氣體傳感器通過優(yōu)化膜系設(shè)計（F-P結(jié)構(gòu)+IBAD工藝），將CO?檢測靈敏度提升至0.1ppm，同時透過率>88%。

　　通過材料、設(shè)計與工藝的協(xié)同優(yōu)化，窄帶紅外濾光片可實現(xiàn)高透過率與窄帶寬的雙重突破，滿足光譜應(yīng)用需求。

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