【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及光學濾波器，特別是指一種基于法布里-珀羅腔理論的薄膜窄帶通濾波器及其制備方法，該濾波器適用于多光譜成像系統。
技術介紹
1、在多光譜成像
，窄帶濾波器是實現圖像捕獲的關鍵組件之一。它們能夠允許特定波長范圍的光通過，同時反射或吸收其他波長的光，從而實現對特定光譜區域的選擇性傳輸。傳統的窄帶濾波器通常采用復雜的光學系統，如衍射光柵、棱鏡等，這些系統不僅體積龐大，而且成本高昂。隨著微納米加工技術的發展，薄膜濾波器通過在基底上沉積多層薄膜來實現光譜選擇，這些薄膜可以是金屬、介質或它們的組合。薄膜濾波器具有體積小、重量輕、成本低和設計靈活等優點，使其在多光譜成像系統中具有廣泛的應用潛力。因此，開發一種結構簡單、成本低、性能優異的窄帶通濾波器具有重要的實際意義。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于針對現有技術的不足，提供一種薄膜窄帶通濾波器、制備方法及應用。本專利技術濾波器基于法布里-珀羅腔理論，通過精確設計的多層薄膜結構實現優異的光譜選擇性，該濾波器特別適用于多光譜成像系統，通過優化薄膜材料的選擇和層厚，該濾波器能夠在保持高透射率的同時，實現所需波長范圍的窄帶傳輸，滿足多光譜成像系統的需求。
2、本專利技術的目的是通過以下技術方案實現的：一種薄膜窄帶通濾波器，該濾波器基于法布里-珀羅腔理論，由下至上依次為基底層、第一粘附層、底部金屬反射鏡層、第二粘附層、介質層、第三粘附層、頂部金屬反射鏡層、第四粘附層和保護層；所述頂部金屬反射鏡層和底部金屬反射鏡層的折射率
3、進一步地，所述濾波器的峰值波長λ公式為λ＝2n1d1/m，其中n1是介質層的折射率，d1是介質層的厚度，m是衍射階數。通過精確控制介質層的厚度和折射率，可以精確調諧濾波器的峰值波長，以滿足特定應用的需求。
4、進一步地，所述底部金屬反射鏡層的折射率n2等于頂部金屬反射鏡層的折射率n3；所述底部金屬反射鏡層的厚度d2等于頂部金屬反射鏡層的厚度d3，且d2＝n1d1/n2。
5、進一步地，所述頂部金屬反射鏡層和底部金屬反射鏡層由金材料制成，具有較高的反射率和良好的導電性，能夠有效地支持小于500nm的共振波長；同時，金層厚度根據具體設計需求進行調整，以優化整體濾波透射率。
6、進一步地，所述介質層作為濾波器的介質腔體，其材料為sio2，這種材料具有良好的光學特性和化學穩定性，能夠實現高折射率和窄帶通特性。
7、進一步地，通過沉積粘附層以改善粘附力，有助于提高濾波器的機械穩定性和耐久性。粘附層的材料為tio2。四層粘附層厚度相同，在9nm-11nm之間。
8、進一步地，所述保護層與基底層的材料為sio2。
9、本專利技術還提供一種上述薄膜窄帶通濾波器的制備方法，該方法具體為：制備基底層，在基底層上依次沉積第一粘附層、底部金屬反射鏡層、第二粘附層、介質層、第三粘附層、頂部金屬反射鏡層、第四粘附層和保護層。
10、進一步地，在制備過程中使用電子束蒸發器沉積各薄膜層，其中介質層和粘附層的沉積速率為金屬反射鏡層的沉積速率從逐漸增加到這種方法能夠確保薄膜的均勻性和穩定性，從而提高濾波器的性能。
11、本專利技術還提供一種上述薄膜窄帶通濾波器的應用方法，該薄膜窄帶通濾波器集成到多光譜成像系統中；所述多光譜成像系統包括p個所述薄膜窄帶通濾波器，對應的峰值波長分別為λ1,…,λp，以及一個黑白圖像傳感器，所有薄膜窄帶通濾波器與黑白圖像傳感器配合使用，以同時捕獲p個光譜通道的圖像數據。這種集成提供了一種簡單、緊湊且成本效益高的多光譜成像解決方案。
12、進一步地，將p個薄膜窄帶通濾波器通過紫外光刻機、掩膜版和鍍膜設備形成集成式濾波器陣列，通過倒扣焊接機將p個薄膜窄帶通濾波器和黑白圖像傳感器進行像素級校準，每個薄膜窄帶通濾波器作為一個像素，結合光學透明膠水旋涂并粘合集成為多光譜成像系統。
13、進一步地，光學透明膠水由pmma粉末和苯甲醚進行混合后制備而成。
14、進一步地，所述集成式濾波器陣列的制備方法包括：制備基底層，在基底層上通過紫外光刻機和掩膜版周期性排列p個正方形第一粘附層；在各第一粘附層上依次沉積底部金屬反射鏡層、第二粘附層、介質層、第三粘附層、頂部金屬反射鏡層、第四粘附層和保護層，形成p個薄膜窄帶通濾波器。
15、相對于現有技術，本專利技術具有以下有益的技術效果：
16、1.本專利技術的薄膜窄帶通濾波器結構簡單，易于制造，可實現大規模生產；
17、2.本專利技術的薄膜窄帶通濾波器高光譜選擇性，適用于多光譜成像系統；
18、3.本專利技術的薄膜窄帶通濾波器成本低廉，可替代傳統的復雜光學系統。
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1.一種薄膜窄帶通濾波器，其特征在于，該濾波器基于法布里-珀羅腔理論，由下至上依次為基底層、第一粘附層、底部金屬反射鏡層、第二粘附層、介質層、第三粘附層、頂部金屬反射鏡層、第四粘附層和保護層；所述頂部金屬反射鏡層和底部金屬反射鏡層的折射率高于介質層；所述介質層用于形成窄帶透射峰；所述頂部金屬反射鏡層和底部金屬反射鏡層共同作用，形成法布里-珀羅諧振腔，使得特定波長的光在諧振腔內共振增強并透射出去。
2.根據權利要求1所述的薄膜窄帶通濾波器，其特征在于，所述濾波器的峰值波長λ公式為λ＝2n1d1/m，其中n1是介質層的折射率，d1是介質層的厚度，m是衍射階數。
3.根據權利要求2所述的薄膜窄帶通濾波器，其特征在于，所述底部金屬反射鏡層的折射率n2等于頂部金屬反射鏡層的折射率n3；所述底部金屬反射鏡層的厚度d2等于頂部金屬反射鏡層的厚度d3，且d2＝n1d1/n2。
4.根據權利要求1所述的薄膜窄帶通濾波器，其特征在于，所述頂部金屬反射鏡層和底部金屬反射鏡層由金材料制成；所述介質層作為濾波器的介質腔體，其材料為SiO2。
5.根據權利要求
6.一種權利要求1-5中任一項所述薄膜窄帶通濾波器的制備方法，其特征在于，該方法具體為：制備基底層，在基底層上依次沉積第一粘附層、底部金屬反射鏡層、第二粘附層、介質層、第三粘附層、頂部金屬反射鏡層、第四粘附層和保護層。
7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，使用電子束蒸發器沉積各薄膜層，其中介質層和粘附層的沉積速率為金屬反射鏡層的沉積速率從逐漸增加到
8.一種權利要求1-5中任一項所述薄膜窄帶通濾波器的應用方法，其特征在于，該薄膜窄帶通濾波器集成到多光譜成像系統中；所述多光譜成像系統包括P個所述薄膜窄帶通濾波器，對應的峰值波長分別為λ1,…,λP，以及一個黑白圖像傳感器，所有薄膜窄帶通濾波器與黑白圖像傳感器配合使用，以同時捕獲P個光譜通道的圖像數據。
9.根據權利要求8所述的薄膜窄帶通濾波器的應用方法，其特征在于，將P個薄膜窄帶通濾波器通過紫外光刻機、掩膜版和鍍膜設備形成集成式濾波器陣列，通過倒扣焊接機將P個薄膜窄帶通濾波器和黑白圖像傳感器進行像素級校準，每個薄膜窄帶通濾波器作為一個像素，結合光學透明膠水旋涂并粘合集成為多光譜成像系統。
10.根據權利要求9所述的薄膜窄帶通濾波器的應用方法，其特征在于，所述集成式濾波器陣列的制備方法包括：制備基底層，在基底層上通過紫外光刻機和掩膜版周期性排列P個正方形第一粘附層；在各第一粘附層上依次沉積底部金屬反射鏡層、第二粘附層、介質層、第三粘附層、頂部金屬反射鏡層、第四粘附層和保護層，形成P個薄膜窄帶通濾波器。
...【技術特征摘要】
1.一種薄膜窄帶通濾波器，其特征在于，該濾波器基于法布里-珀羅腔理論，由下至上依次為基底層、第一粘附層、底部金屬反射鏡層、第二粘附層、介質層、第三粘附層、頂部金屬反射鏡層、第四粘附層和保護層；所述頂部金屬反射鏡層和底部金屬反射鏡層的折射率高于介質層；所述介質層用于形成窄帶透射峰；所述頂部金屬反射鏡層和底部金屬反射鏡層共同作用，形成法布里-珀羅諧振腔，使得特定波長的光在諧振腔內共振增強并透射出去。
2.根據權利要求1所述的薄膜窄帶通濾波器，其特征在于，所述濾波器的峰值波長λ公式為λ＝2n1d1/m，其中n1是介質層的折射率，d1是介質層的厚度，m是衍射階數。
3.根據權利要求2所述的薄膜窄帶通濾波器，其特征在于，所述底部金屬反射鏡層的折射率n2等于頂部金屬反射鏡層的折射率n3；所述底部金屬反射鏡層的厚度d2等于頂部金屬反射鏡層的厚度d3，且d2＝n1d1/n2。
4.根據權利要求1所述的薄膜窄帶通濾波器，其特征在于，所述頂部金屬反射鏡層和底部金屬反射鏡層由金材料制成；所述介質層作為濾波器的介質腔體，其材料為sio2。
5.根據權利要求1所述的薄膜窄帶通濾波器，其特征在于，四層粘附層的材料為tio2，厚度相同，厚度在9nm-11nm之間。
6.一種權利要求1-5中任一項所述薄膜窄帶通濾波器的制備方法，其特征在于，該方法具體為：制備基底層，在基底...
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