本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。 特此申明。
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摘要
基于240nm到280nm紫外光的日盲特性，紫外日盲探测技术在光通讯、光告警、电晕探测等诸多军用、民用领域都有着十分广泛的应用。本文研究的日盲滤光片正是日盲探测器件中的重要组成部分，它的性能直接影响系统的整体性能。
本文围绕紫外日盲波段特性以及紫外滤光技术展开研究，简述了薄膜光学的基础理论以及膜系设计理论，采用光学常数分析软件对紫外材料的折射率n及消光系数k 进行了拟合，并运用诱导透射理论分别设计出11层结构的二重诱导透射滤光片和13层结构的三重诱导透射滤光片，其中选择HfO2和SiO2分别作为高低折射率材料，Al 作为金属层。三重结构的诱透拥有更深的截止深度，然而通带长波侧截止效果不好，分析是由光的散射所引起。解决方法是叠加一个40层结构的锐截止短通滤光片。 基于膜系理论设计结果和考夫曼离子源辅助热蒸发技术，分别制备了诱导透射滤光片和短通截止滤光片。为实现较长波段范围的深截止，将两片诱导透射滤光片和一短通滤光片叠加进行了透过率测试，数据结果显示，在550nm到800nm波长范围截止深度大于OD9，300nm到500nm处截止约为OD6，通带中心波长264nm，峰值透过率为4.464%，对金属层以及间隔层厚度进行调整后，峰值透过率提高到5.776%。
分析了诱导透射滤光片镀制时出现的一些问题，提出了进一步的改进方案，即增加铝的层数，设计并
制备四重诱导透射滤光片，可有望同时实现通带透过率的提高以及较长波段范围的深截止。
模具石膏粉关键词：光学薄膜；日盲；干涉滤光片；深截止
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Abstract
Based on the UV solar-blind characteristics on 240nm to 280nm, the solar blind UV detection technology has a very wide range of applications in optical communications, optical alarm, corona detection, and many other military and civil industries. The solar-blind filter that is discussed and studied in this paper is an important part to consist the detector whose performance exerts direct affects on to the overall system performance.
Taking the UV-blind spectrum characteristics and the UV filter technology as two fundamental or central spirit, many studies has been discussed in this paper including the basic theory of thin film optical coating design and theory’s illustration; using the software to fit the UV optical constants of refractive index, and the extinction coefficient; and an 11-layer filter and a 13-layer filter have been designed based on the induced transmission theory. In the experiment, HfO2 is been selected as the high refractive index material, also I chose SiO2 and Al as the low refractive index material and metal layer respectively. Though making use of the triple structure induced transmission filter can bri
ng us a deeper depth on blocking，the cut-off on long-wave side passband is ineffective which is caused by the scattering of light. The solution is to superimpose a sharp cut-off short-pass filter of 40-layer structure onto the induced transmission filter.
Based on the results of coating design and kaufman ion source assisted thermal evaporation technique, both the induced transmission filter and short-pass cut-off filter have been prepared. To achieve a longer wavelength range of the deep end, the two induced transmission filter and a short pass filter was superimposed transmittance test. Data show that cut-off depth is more than OD9 in the wavelength range 550nm to 800nm, 300nm to 500nm is about OD6, pass-band center wavelength is 264nm, the peak transmittance is 4.464%. After the adjustment of the metal layer and the interval layer thickness, the peak transmittance increased to 5.776 percent.
Analysis of some problems that occer when induced transmission filter wss coated, and proposed some further improvement scheme, it can be expected while achieving the passband improved and longer range of the deep cut-off band by increase the number of layers of aluminum, design and prepare four-fold induced transmission filter.确定取消
Key Words: optical thin film; solar-blind; interference filter; deep blocking
目录
第一章 绪论 (1)
1.1 本论文研究的目的和意义 (1)
1.2 紫外探测的国内外发展状况 (1)
1.2.1 紫外光告警 (2)
1.2.2 紫外光通讯 (3)
1.2.3 电晕探测 (4)
1.3 日盲滤光片发展状况 (5)
1.4 光学薄膜的发展状况 (6)
第二章 薄膜光学的基础理论与膜系设计理论 (8)
2.1 薄膜干涉 (8)
2.2 光学薄膜普遍定理 (10)
2.2.1 膜系的透射定理 (10)
2.2.2 普遍等效定理 (11)
2.2.3 对称膜的等效定理 (11)
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2.2.4 诱导透射定理 (11)
2.2.5 虚设层和缓冲层 (12)
2.3 膜系设计理论 (13)
2.3.1 带通滤光片 (13)
2.3.2 短通截止滤光片 (14)
2.3.3 诱导透射滤光片 (15)
第三章 膜系的设计 (17)
3.1 紫外光光谱分布 (17)
3.2 膜料以及基底的选择 (17)
3.2.1 高低折射率材料以及金属层的选择 (17)
3.2.2 基底的选择 (18)
3.3 初步设计方案 (20)
3.4 紫外材料光学常数的测定 (22)
3.4.1 HfO
单层实验 (22)
2
单层实验 (25)
3.4.2 SiO
2
3.5 诱导透射膜系的设计 (28)
3.6 短通截止膜系的设计 (30)
第四章 日盲滤光片的镀制 (33)
4.1 仪器设备介绍 (33)
指示牌制作
4.2 真空的概念 (34)
4.3 热蒸发工艺与离子辅助沉积 (35)
4.3.1 电阻热蒸发 (35)
4.3.2 电子束蒸发 (35)
4.3.3 离子辅助沉积 (36)
4.4 膜厚监控方案 (37)
4.5 材料二次修正因子标定 (38)
的标定 (38)
4.5.1 HfO
2
4.5.2 SiO
的标定 (39)
2
4.5.3 Al的标定 (40)
4.6 镀制工艺 (41)
4.6.1 基片的清洗 (41)
4.6.2 镀制参数 (41)
4.6.3 镀制流程 (42)
第五章 滤光片的测试结果与分析 (44)
5.1 诱导透射滤光片的测试结果 (44)
5.2 短通截止滤光片的测试结果 (45)
5.3 叠加测试结果 (47)
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