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Smith法双通道带通滤光膜的研究
根据Smith法进行设计,该方法是把选择层两边的膜堆等分别等效为两个有效界面。根据有效界面之间多光束干涉的结果可以导出整个系统的透射率分布公式:
(1.1)
式中T1、T2、R1、R2分别为选择层左右两个反射堆的透射率和反射率。
当中间一层为选择层时,可以利用特征导纳矩阵对膜堆的反射振幅和相位进行计算,多层膜的特征矩阵的表达式为:
其中,是该层膜的导纳,为消光系数。
整个反射膜层的等效导纳为:。反射膜堆的反射率为:
根据公式(1.1)可以看出R1=R2时,那么在任何波长都能得到高透射率,其相位条件为
。
根据上述分析,必须设计适当的膜系才能保证光谱透射曲线通带形状好、矩形度高。带通膜系的基础膜系为: ,
其中为一个单腔,表示反射层HL或LH的数目,表示间隔层干涉级次,t表示间隔层特征,t=1表示间隔层为高折射率材料,t=0表示间隔层为低折射率材料。带通膜系间隔层通常由2L或者2H组成,但是当间隔层为(2+1)L或者(2+1)H时,会在中心波长和临近波段出现两个透射峰,再经过合理对称搭配高低折射率材料,调整等效折射率,便可在两个中心波长处出现两个透射带。
双通道带通滤光膜的基本光谱由串接的单腔个数q,各单腔反射层中高低折射率材料的搭配数目、系数n,以及间隔层系数(2+1)等参数决定。利用膜系设计软件对不同参数的膜系光谱进行模拟,模拟发现膜系结构为SUB|A 2L A 2L A|AIR时,其中2L为耦合层,A为一个单腔膜系,表达式为:A:[2nH2(n+1)L]S(2+1)H[2(n+1)L2nH]S,在两个中心波长处会出现通带,且通带间存在不同程度的截止带,由、n、共同决定,有如下规律:
- 系数影响通带间距,增大,通带间距增大,截止区域截止度好,但随着的增大,中心波长处通带波纹幅度增大;
- 系数n会影响通带带宽,n增大,通带变宽,但是通带间截止区域的截止程度会变差;
- 增加反射层中[2nH2(n+1)L]和[2(n+1)L2nH]的个数,可以增加通带个数,同时每个通带的带宽会变得更窄;