薄膜光學技術演示文稿1當前1頁，總共32頁。2（優(yōu)選）薄膜光學技術當前2頁，總共32頁。帶通濾光片的特性參數(shù)

λ0——（峰值波長）中心波長Tmax——（峰值透射率）中心波長的透射率2△λ——（通帶寬度）透射率為峰值透射率一半的波長寬度2△λ/

λ0——相對寬度當前3頁，總共32頁。長波通+短波通

這種結構得到的光譜特性是：可以獲得較寬的截止帶和較深的截止度，但不容易獲得很窄的通帶，所以常用于獲得寬帶通濾光片。F-P干涉濾光片光譜特性是：可以獲得很窄的通帶，但截止帶寬度通常也比較窄,截止度也不深，所以大多數(shù)情況下都需要配合使用截止濾光片來拓寬截止帶和增加截止深度。帶通濾光片的兩種結構形式：當前4頁，總共32頁。2.5.1F-P干涉儀和窄帶濾光片1.F-P干涉儀由兩個反射率為R1，R2，間隔為d的反射板組成，透射光強的空間分布為：其中：當前5頁，總共32頁。2.全薄膜F-P干涉儀

包括間隔層在內的所有功能元件全部由薄膜組成。例:G(HL)82H(LH)8G.全薄膜F-P干涉儀與空氣間隔的F-P干涉儀的唯一區(qū)別:兩反射板之間的間隔層厚度與波長同量級,

即：Nd～λ。當前6頁，總共32頁。2.5.2基本原理和特性參數(shù)

窄帶通干涉濾光片就是F-P干涉儀。窄帶通干涉濾光片的透射特性：其中：

-----通帶中心透過率/最大透過率1.最大透射率

當前7頁，總共32頁。影響的因素：a.如果：吸收和散射均為零，而且R1=R2，那么T0=

1;b.如果：吸收和散射均為零，但是，R1≠R2，那么T0≠

1,;當前8頁，總共32頁。兩個反射膜的不對稱性對峰值透射率的影響如果：吸收和散射均為零，但是，R1≠R2如果△/R1足夠小，則可以只取展開式的前兩項，稍加整理即得：反射膜不對稱對法布里—珀珞濾光片峰值透射率的影響當前9頁，總共32頁。影響的因素：C.如果反射膜有吸收、散射損失，假定反射膜仍是完全對稱的，用R12、T12和A12分別表示兩反射膜的反射率、透射率以及吸收和散射損失。由于R12+T12+A12＝1，峰值透射率可以寫成：這說明：反射膜的透射率愈低或吸收、散射愈大，則峰值透射率愈低．

A+S~0.5%,R~98.8%,Tmax~50%;A+S~1%,R~98.8%,Tmax~30%.這也足以說明F—P濾光片對膜層的吸收、散射損失是極其敏感的。對于金屬—介質法布里—珀珞濾光片，由于金屬反射膜的固有吸收，這種濾光片的峰值頭射率不可能做得太高，一般以35—40％為宜．當前10頁，總共32頁。2.通帶中心波長

----透射率極大值的位置

由

當時，

——

由間隔層厚度確定。

注意：

a.m是以為單位的間隔層厚度；

b.m

也是該濾光片可產生的窄通帶的個數(shù)。當前11頁，總共32頁。3.

通帶寬度由定義：可推得：顯然：

a.R1、

R2越高，通帶越窄；

b.提高m數(shù)（增加間隔層的厚度），通帶將變窄。但是，一般情況下m不大于4。當前12頁，總共32頁。2.5.3不同膜系結構的帶通濾光片1.“金屬--介質”型

G/Metal4LMetal/GG/Metal4LMetal/A特點:

a.在通帶以外的長波區(qū)無透射次峰;

b.通帶較寬;

c.

中心透過率較低;

d.制造工藝簡單。當前13頁，總共32頁。K9/Ag(2.3nm)MgF2(560nm)Ag(2.3nm)/A當前14頁，總共32頁。2.全“介質單半波”型

G/(HL)m[k(2H)](LH)m/GG/(HL)mH[k(2L)]H(LH)m/G

特點:

a.A,S很小,R1,R2很高,∴

b.通帶波形近似為三角形;

c.通帶兩側截止區(qū)很窄;

d.制造工藝難度較大.反射膜/半波間隔層/反射膜當前15頁，總共32頁。全介質濾光片的帶寬如果兩個反射膜對稱，而且反射率足夠高，則當層數(shù)給定時，用高折射率層作為最外層將得到最大反射率，所以，實際上只有兩種情況需要考慮．即

當前16頁，總共32頁。1）.對于高折射率間隔層的情況當層數(shù)足夠多時高折射率間隔層時的帶寬：當前17頁，總共32頁。2).對于低折射率間隔層的情況當層數(shù)足夠多時高折射率間隔層時的帶寬：當前18頁，總共32頁。應當注意：在上述公式中，我們完全略去了多層反射膜反射相移的色散影響，認為在通帶內它們是常數(shù)，并且其值為0或π，實際上反射相移并不是常數(shù)，考慮到相移色散的影響對于高折射率間隔層對于低折射率間隔層當前19頁，總共32頁。全介質帶通濾光片-單半波G/HLHLHLHLH2HLHLHLHLH/AG/(HL)x2H(LH)x/A當前20頁，總共32頁。G/HLHLHLHL2LHLHLHLHLH/AG/H(LH)x2L(HL)xH/A當前21頁，總共32頁。3.全“介質多半波”型

“多半波”是指膜系中有多個λ0/2間隔層。雙半波型:G

HL2H(LH)2L2HLH

G

GLH2L(HL)3H2LHLHA

三半波型:GLHL(LHLHLHLHL)2LHLA

五半波型:GLHL(LHLHLHL)4LHLHLA特點:

半波長間隔層數(shù)越多，波形越接近矩形，但通帶半寬度不變。反射膜/半波間隔層/反射膜/半波間隔層/反射膜當前22頁，總共32頁。G/HLH2LHLHLH2LHLH/A當前23頁，總共32頁。G/0.5H2LHLHLH2LHL0.5H/A當前24頁，總共32頁。當前25頁，總共32頁。

由于全介質多層反射膜只在有限的區(qū)域是有效的，因此濾光片透射率峰值的兩邊會出現(xiàn)旁通帶。在大多數(shù)應用中，必須將它們抑制掉。

短波旁通帶只要在濾光片上疊加一塊長波通吸收玻璃濾光片便很容易去掉，但是很不容易得到短波通吸收濾光片。有些可供利用的吸收濾光片雖然能有效地抑制長波旁通帶，但因其短波方面的透射率太低，大大降低了整個濾光片的峰值透射率。解決這個問題的最滿意的辦法是，干脆不用吸收濾光片，而是將誘導透射濾光片作為截止濾光片使用。由于誘導透射濾光片沒有長波旁通帶，而且其峰值透射率可做得很高(80%左右)，所以它們用在這種場合是非常成功。通常將構成最后的濾光片的三個組件膠合成一個整體。當前26頁，總共32頁。4.“誘導”型“誘導”-----依靠金屬層兩側的介質膜系,使金屬層的潛在最大可能透射率被誘發(fā)出來。GHLHLH1.75LAg1.75LHLHLHG也可以視作:Ag層代替兩個間隔層之間的反射膜的雙半波窄帶通濾光片。特點:

a.金屬層的吸收比其只處在單一介質中時低的多；b.沒有長波透射次峰。反射膜/半波間隔層/反射膜（金屬層）/半波間隔層/反射膜當前27頁，總共32頁。當前28頁，總共32頁。2.5.4NBPF的應用DWDM（DenseWavelengthDivisionMultiplexing密集波分復用）;CWDM（CoarseWavelengthDivisionMultiplexing稀疏波分復用）當前29頁，總共32頁。

⑴DWDM超窄帶濾光片的設計要求在光通信中，各個波長的透射率用損耗（dB）給出，它和透射比T的關系是τ=-10lgT

①中心波長和峰值插入損耗根據國際通信聯(lián)盟（ITU）的規(guī)定，DWDM系統(tǒng)對200GHz的濾光片，其峰值插入損耗要求|τ|≤0.3dB；對100GHz的濾光片，其峰值插入損耗要求|τ|

≤0.5dB。它們對應的濾光片的中心波長的透射率分別為98%和93%。

②通帶寬度要求窄帶濾光片的通帶波形為矩形。③通帶波紋