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作者：M. Scobey, P. Egerton, R. Fortenberry, and A. Czajkowski

先进的监测和沉积方法使多腔窄带滤光片能够突破性能极限。

与传统的软镀膜相比，采用现代等离子体工艺制成的硬镀膜超窄带光学滤光片在透射率、温度稳定性和带外阻隔方面均有显著提升。这些滤光片广泛应用于各种光学系统，例如激光雷达（LIDAR）、等离子体速度的多普勒频移检测、激光净化、化学和气体传感，以及尖端天文学和仪器仪表应用。

在近红外（NIR）波段，方形通带的超窄带滤光片最早在20世纪90年代的电信行业中被采用，但直到最近，它们还无法实现大尺寸应用。由于均匀性的限制，更大的滤光片制造起来可能比较困难，但在仪器仪表领域却备受追捧。由于损耗和散射，在可见光和紫外波段强制工作的窄带滤光片带来了额外的挑战；沉积控制系统必须能够处理用于光学监控的较低光强度。

我们提供定制镀膜服务(紫外（13.5nmMo/Si平面反射镜（反射率63%）193nm 266nm 355nm 405nm平面反射镜和增透膜），可见光（二，三，四通道滤光片，半高1nm滤光片），近红外，金属反射膜（金银铜铝），超窄带（近红外带宽0.3nm,可见光带宽1nm）)，中远红外（增透膜，滤光片），也拥有大量的滤光片标品库存，请联系我的微信获取库存列表。

在 Alluxa，我们开发了新颖的沉积技术，以克服这些问题并满足大幅面的要求，最终生产出形状非常方正的超窄带滤光片。我们的方法融合了复杂的计算机控制的转折点法1，其中滤光片在单一波长下持续测量，并且先前层中的误差在当前层实时补偿。通过这种方式，光学厚度得到严格控制，从而能够生产出高度可重复的方顶滤光片，其纹波低，与理论值始终一致。

实际商业化的超窄带滤光片直径范围为50 毫米至 100 毫米。更大的尺寸也是可行的，但成本可能过高。

图 1 显示了 75 毫米格式超窄滤光片在距离边缘 12.5 毫米的四个不同象限的测量变化。所有位置的中心波长变化均小于 0.06%，带宽（FWHM）控制在0.02nm 以内。

图 1. 直径 75 毫米、距离边缘四个象限测量的均匀性图。

监测方法的进步使得窄带滤光片能够完全定制。例如，可以制造一个滤光片，用于透射非常离散波长的光，用于等离子体物理应用，从而实现托卡马克装置中 ELM（边缘局域模式）的卓越对比度成像（见图 2）。一个带宽约为 2 纳米且 T > 90% 的定制窄带滤光片，有助于显著提高测量 ELM 等离子体中碳杂质的系统的时间和空间分辨率。

2通过增加通带透射率并降低滤光片的带宽，可以进一步增强成像对比度。

图 3b. 超窄带通滤波器，0.3nm，角度调谐 26˚，用于 p 偏振。

值得注意的是，市售仪器无法在这些窄带宽下有效测量滤波器。通常需要专门的计量技术来验证性能，如应用笔记中其他部分所述。

3,4

将我们的超窄带结果与采用其他技术的结果进行比较，差异非常显著。图 4 显示了 532nm 三腔平顶带通滤波器的测量响应与理论响应，该滤波器在 OD4 级（光密度为 4）下完全阻挡 350nm 至 900nm 的波长。图中还展示了采用传统沉积工艺（例如离子辅助电子束）制备的典型先进窄带滤波器。可以按照类似甚至更窄的规格制造从 330nm 到 2000nm 以上的滤光片。

图 4. 0.94nm 三腔超窄带滤光片的测量性能与其他已知窄带滤光片沉积方法的结果比较。

图 5. 不同 F 数下计算的滤波函数。

为了便于实际讨论，实际应用中的滤波片通常使用具有特定锥角的滤波片，而不是使用完全准直的光源。所有薄膜滤波片的通带波长都会发生偏移，这取决于入射角。使用较大锥角的净效应是，随着偏移，斜率会变得圆滑。可以通过使用将折射率纳入整体设计的设计技术来最大限度地减少角度偏移。如上图 5 所示，F 数低至 F5 的滤波片仍然保留了其部分标称形状。如图所示，用于低 F 数系统的滤波片应将中心峰的偏移量略高一些，以获得最佳透射率。

与采用其他沉积技术制成的窄带滤光片不同，我们的超窄带滤光片在高达 OD6 及以上的级别上提供宽而深的截止性能，且不会牺牲透射性能。典型的性能规格要求在 OD4、OD5 或 OD6 级别下，在通带外 400nm 至 900nm 范围内进行截止；这在很大程度上取决于探测器的响应，并可根据具体系统需求进行定制。图 6 展示了一条典型的截止曲线。

图 5. 不同 F 数下计算的滤波函数。

为了便于实际讨论，实际应用中的滤波片通常使用具有特定锥角的滤波片，而不是使用完全准直的光源。所有薄膜滤波片的通带波长都会发生偏移，这取决于入射角。使用较大锥角的净效应是，随着偏移，斜率会变得圆滑。可以通过使用将折射率纳入整体设计的设计技术来最大限度地减少角度偏移。如上图 5 所示，F 数低至 F5 的滤波片仍然保留了其部分标称形状。如图所示，用于低 F 数系统的滤波片应将中心峰的偏移量略高一些，以获得最佳透射率。

与采用其他沉积技术制成的窄带滤光片不同，我们的超窄带滤光片在高达 OD6 及以上的级别上提供宽而深的截止性能，且不会牺牲透射性能。典型的性能规格要求在 OD4、OD5 或 OD6 级别下，在通带外 400nm 至 900nm 范围内进行截止；这在很大程度上取决于探测器的响应，并可根据具体系统需求进行定制。图 6 展示了一条典型的截止曲线。

图7. 在Borofloat基底上，1.2nm窄带滤光片的测量性能，从室温加热到105˚C。
总的来说，我们的计算机控制薄膜沉积方法使我们能够制造具有更高波长精度、更优异对比度和在苛刻环境中表现更好的多腔滤光片。我们的未来工作将专注于进一步减小我们高透过率、硬涂层平顶滤光片的带宽，目标值小于0.5nm，并进一步提高滤光片的功能和透过率。我们还计划探索减少传输波前误差，这是一种图像失真的主要原因。