一種簡(jiǎn)便的離子束刻蝕制備線性漸�?yōu)V光片的方�
線性漸�?yōu)V光片(LVOF)是繼棱鏡、光柵以及近期發(fā)展的多種分光元件之后�(fā)展起�(lái)的一種新型分光元�，它與棱�、光柵等傳統(tǒng)的分光元件相比具有體積小、通帶�、通帶位置可以任意�(shè)�(jì)等優(yōu)�(diǎn)。由于線性漸�?yōu)V光片可與CCD/CMOS探測(cè)器列陣結(jié)合共同構(gòu)成可�(shí)別光譜的探測(cè)�，大大簡(jiǎn)化分光系�(tǒng)，提高儀器的可靠性、穩(wěn)定性和光學(xué)效率，受到越�(lái)越多的關(guān)注。以線性漸�?yōu)V光片為核心分光元件的光譜儀已經(jīng)成功�(yīng)用到航天航空、野外探�(cè)、大氣監(jiān)�(cè)、食品安全檢�(cè)、生物流體分析和�/�/超光譜成像等多�(gè)�(lǐng)�，本文以法布�-珀羅結(jié)�(gòu)濾光片為基礎(chǔ)，提出一種簡(jiǎn)便的離子束刻蝕制備線性漸�濾光�的方法�
線性漸�?yōu)V光片
制備方法
在離子束出射窗口和待加工樣片之間，垂直于離子束出射方向放置開有三角形窗口的擋板，離子束刻蝕時(shí)，樣片以某一恒定速率�(lái)回運(yùn)�(dòng)，經(jīng)過一定的刻蝕次數(shù)�，獲得垂直于樣品�(yùn)�(dòng)方向上的厚度差異，最終獲得設(shè)�(jì)的楔形間隔層�
�1 LVOF加工流程示意�
線性漸�?yōu)V光片制備的完整工藝流程如�1。首�，在K9基底上�(jìn)行第一次鍍膜，將下層膜系和中間諧振腔層鍍好；其次，按上述方法對(duì)中間層�(jìn)行刻�，獲得具有一定楔角的楔形諧振腔層；最�，配合第二次鍍膜，即可完成線性漸�?yōu)V光片的制��
�2 離子束刻蝕示意圖
�3 樣品和擋板示意圖
�2為離子束刻蝕過程示意�，圖3為楔形諧振腔層各�(gè)參數(shù)示意圖，三角形底邊長(zhǎng)度為L(zhǎng)，三角形的高為H，沿樣品�(tái)�(yùn)�(dòng)方向不同高度�(duì)�(yīng)的開口寬度為D，對(duì)�(yīng)的高為h，則D是關(guān)于h的函�(shù)，可表示為D(h) = Lh/H；不同高度對(duì)�(yīng)的蝕刻深度可表示為W(h) = DvN/V = LhvN/(VH )�
式中v為介�(zhì)材料在特定蝕刻條件下的蝕刻速率；V為樣品臺(tái)的運(yùn)�(dòng)速率；N為來(lái)回刻蝕的遍數(shù)。實(shí)�(yàn)采用的擋板尺寸為L(zhǎng)= 60 mm、H= 80 mm，樣品刻蝕前，首先對(duì)諧振腔層材料的刻蝕速率�(jìn)行標(biāo)�，根�(jù)�(shè)�(jì)的蝕刻深度要求以及標(biāo)定的材料刻蝕速率，計(jì)算出需要來(lái)回刻蝕的遍數(shù)，在離子束刻蝕機(jī)中設(shè)定好相關(guān)參數(shù)，刻蝕后即可獲得�(yù)期的楔形諧振腔層�
濾光片制�
濾光片采用了尺寸�80 mm X 10 mm 的K 9基片。首�，需要完成下層反射膜系以及中間諧振腔層的鍍制。諧振腔層厚度設(shè)�(jì)�670 nm。第一次鍍膜完成后，�(jìn)行樣品刻蝕前的速率�(biāo)定實(shí)�(yàn)。實(shí)�(yàn)均采用相同的離子源參�(shù)：加速電�500 eV、束�200 m A。分別設(shè)定工作氣體參�(shù)為Ar（氬氣）流量15 sccm�1 sccm =l mL/min�、Ar/CF4流量5/10 sccm，測(cè)定了兩種條件下SiO2材料的刻蝕速率分別�1.33 nm/s�3.83 nm/s�
為提高刻蝕效�，選用Ar和CF4作為工作氣體。設(shè)定工作氣體參�(shù)Ar/CF4流量5/10 sccm，樣品臺(tái)的運(yùn)�(dòng)速率V=2 mm/s，該條件下要獲得�(yù)期的470�630 nm 厚度范圍的諧振腔�，樣品來(lái)回刻�3遍即�。設(shè)�(jì)了刻蝕遍�(shù)N = l�2�3 三組諧振腔層刻蝕�(shí)�(yàn)，不同的刻蝕遍數(shù)�(huì)�(chǎn)生不同的諧振腔結(jié)�(gòu)，在濾光片性能上體�(xiàn)為具有不同的工作波段范圍。多遍刻蝕時(shí)，每遍刻蝕之間間�10�20 min以避免持�(xù)刻蝕�(chǎn)生的基片過熱�(duì)材料刻蝕速率的影�。待三組樣片諧振腔層刻蝕完成以后，�(jìn)行第二次鍍膜即上層膜系的鍍制，鍍制完以后，即完成了線性濾光片的制��
�(jié)�
本文�(jiǎn)便的離子束刻蝕制�線性漸�?yōu)V光片的方�，通過在離子束出射窗口和待加工樣片之間加入特定形狀擋板，通過控制擋板�(lái)回移�(dòng)的速率和遍�(shù)，來(lái)獲得�(shè)�(jì)的楔形諧振腔層結(jié)�(gòu)，配合鍍膜技�(shù)，即可完成線性漸�?yōu)V光片的制�。相比現(xiàn)有的濾光片制作方�，本文方法只涉及鍍膜和刻蝕兩種制備工�，具有離子束刻蝕速率�(wěn)定可�(diào)控，楔形諧振腔層可自由設(shè)�(jì)，制備基本不受濾光片尺寸大小影響等特�(diǎn)，對(duì)于線性漸�?yōu)V光片的制作具有實(shí)際參考價(jià)��