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造成濾光片中心波長(zhǎng)漂移的主要原因

2014-10-22 admin1

濾光片

造成濾光片中心波長(zhǎng)漂移的主要原因包括:

       1、膜層的聚集密度;

       2、膜層的折射率和兒何厚度隨使用環(huán)境的變化而發(fā)生的變化。就膜層聚集密度而言,常規(guī)工藝下制備的薄膜聚集密度通常都小于1。因此,隨吸潮情況不同,膜層的光學(xué)厚度變化可達(dá)l%~ 5%l,這意味著對(duì)于中心波長(zhǎng)為777. 4 nm的閃電探測(cè)儀用超窄帶濾光片,吸潮后的中心波長(zhǎng)將向長(zhǎng)波方向漂移7 7 - 37. 5 nm。這種漂移不僅隨環(huán)境濕度變化而變化,而且當(dāng)濾光片由高聚集密度的致密膜和低聚集密度的疏松膜組成時(shí),由于致密膜的阻擋作用,波長(zhǎng)漂移的時(shí)間可持續(xù)兒天甚至兒個(gè)月,所以給濾光片的實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)困難。在早期,膜層內(nèi)部的低聚集密度造成的疏松結(jié)構(gòu)是引起光譜漂移的主要原因?,F(xiàn)在,采用離子束輔助(IBAD)、反應(yīng)離子鍍(RIP)以及離子束濺射(IBS)等沉積技術(shù)已可使膜層的聚集密度達(dá)到等于甚至大于一。在這種情況下,膜層中被認(rèn)為已不存在吸潮空隙,由吸潮引起的光學(xué)厚度變化或波長(zhǎng)漂移可忽略不計(jì),于是膜層材料的熱膨脹和折射率等隨溫度變化引起的中心波長(zhǎng)漂移便成為主要因素。由于它是由溫度變化引起的,因此一般稱為溫度穩(wěn)定性。 


       日本科學(xué)家高橋?qū)V光片的溫度穩(wěn)定性作了極為深入的研究。他指出,濾光片的溫度穩(wěn)定性不僅與膜層有關(guān),而且與基底材料相關(guān),即溫度穩(wěn)定性是由基底和薄膜兩者相互作用的綜合結(jié)果決定的。隨著濾光片溫度的變化,不可避免地會(huì)產(chǎn)生膜層兒何厚度(由熱膨脹系數(shù)決定)和膜層折射率(由膜層折射率溫度系數(shù)決定1的變化。但是這種變化可以通過(guò)選擇基底的熱膨脹系數(shù),即調(diào)節(jié)基底熱應(yīng)力對(duì)膜層造成的彈性形變來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。他對(duì)熱膨脹系數(shù)從0到142×l0.7/℃的8種基底材料進(jìn)行了試驗(yàn),得到的結(jié)果是,濾光片中心波長(zhǎng)漂移從0 018 nm門C變化到0 005 nm門C。因此,對(duì)于特定的膜系,從理論上總可找到零漂移時(shí)基底所對(duì)應(yīng)的熱膨脹系數(shù)。 


       高橋模型的基本出發(fā)點(diǎn)是,當(dāng)濾光片的環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí),一方面,膜層本身因熱膨脹使得體積增大,造成膜層的平均聚集密度降低,導(dǎo)致膜層厚度和折射率變化;另方而,基底和膜系的熱應(yīng)力造成膜層的彈性形變,也會(huì)產(chǎn)生膜層的體積變化,引起膜層厚度和折射率變化。這2個(gè)過(guò)程若能有效地補(bǔ)償,則可以實(shí)現(xiàn)濾光片中心波長(zhǎng)零漂移

       

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