1 中国科学院上海技术物理研究所，上海 200083
2 国家卫星海洋应用中心， 北京 100081
以海洋一号C/D卫星中国水色水温扫描仪［COCTS （HY-1C/D）］的光学薄膜研制为例，介绍了海洋水色定量化遥感中应用的光学薄膜技术。在单片基片的不同通道区域依次镀制多块滤光膜以抑制杂散光的产生，充分研究了光束空间角频率分布带来的光谱及偏振影响，实现了5%带宽的定位精度，将通道滤光膜对偏振灵敏度的影响降到0.3%以下，采用双离子束溅射工艺来保证膜层的可靠性和光谱性能。此外，通过光学薄膜元件的偏振调控设计以及元件间的偏振补偿，实现了系统偏振灵敏度达到国际先进水平，0°扫描角时的平均偏振灵敏度小于1%。光学薄膜技术的应用有效提升了海洋水色的定量化遥感质量，结合大气校正，COCTS （HY-1C/D）获得的水色产品数据量化精度与美国的中分辨率成像光谱仪（MODIS）和可见光红外成像辐射仪（VIIRS）相当。
海洋光学 中国水色水温扫描仪 定量化遥感 光学薄膜 多波段集成滤光片 偏振灵敏度 光学学报
2023, 43(24): 2401001
1 复旦大学 光科学与工程系上海超精密光学制造工程技术研究中心，上海 200438
2 南京邮电大学 电子与光学工程学院&微电子学院，江苏 南京 210023
3 复旦大学 微纳光子结构教育部重点实验室，上海 200433
对Sb2Te3薄膜的结构、线性光学及非线性吸收性质的Ti掺杂影响进行了系统性探究。利用磁控溅射和高温退火手段制备了不同Ti掺杂浓度的晶态Sb2Te3薄膜。X射线光电子能谱分析显示Sb2Te3薄膜中的Ti元素以Ti4+化学态以TiTe2的形式存在。线性光学性质结果表明，在保持非线性器件中宽工作波长特性的同时，Ti掺杂可以提高Sb2Te3薄膜的透射率，并降低光学带隙从1.32 eV至1.25 eV，根据Burstein-Moss理论，这取决于载流子的减少。利用自主搭建的开孔Z扫描系统，测试了薄膜样品在132 GW/cm2强度下800 nm飞秒激光激发的非线性吸收性质，结果显示的Ti掺杂引起的饱和吸收可调谐行为可归因于光学带隙减小与晶化抑制的竞争效应。此外，Ti掺杂将Sb2Te3薄膜的激光损伤阈值从188.6 GW/cm2提高到了265.5 GW/cm2。总而言之，Ti掺杂Sb2Te3薄膜在非线性光学器件领域具有广泛的应用前景。
钛掺杂 碲化锑薄膜 光学带隙 饱和吸收 开孔Z扫描 Ti-dopant Sb2Te3 thin film optical band gap saturable absorption open-aperture Z-scan 红外与毫米波学报
2022, 41(6): 1022
1 中国科学院上海技术物理研究所，上海 200083
2 上海科技大学 物质科学与技术学院，上海 200031
3 中国科学院大学，北京 100049
双带通滤光片可以在元件的任意一个几何位置上同时透过两个光谱通道，从而实现双光谱通道的同时探测。文中研制了一种在100 K低温下使用的短波和中波红外双带通滤光片，选用Ge和SiO分别作为高低折射率膜层，在蓝宝石（Al2O3）基片上设计了具有Fabre-Perot(F-P)结构的短波通道滤光膜系和中波通道滤光膜系，它们在另一通带位置兼具增透能力，组合形成了包含短波通道(2.60~2.85 μm)和中波通道(4.10~4.40 μm)的双带通滤光片。Ge和SiO薄膜分别以电子束和电阻热蒸发的方式在高真空环境中完成沉积。测试结果显示，在100 K低温下，短波和中波通道的平均透射率分别达到91.2%和87.7%，顶部波纹幅度分别为2.1%和3.8%，波长3.00~3.95 μm光谱区域内的截止深度低于0.1%。该双带通滤光片在低温下的光学性能满足光学成像仪器的光谱应用要求，有利于更加精确的红外遥感和探测。
光学薄膜 双带通滤光片 低温光谱 红外 optical thin film dual bang-pass filter cryogenic spectrum infrared 红外与激光工程
2022, 51(9): 20210964
1 中国科学院 上海技术物理研究所，上海 200083
2 上海科技大学 物质科学与技术学院，上海 200031
3 中国科学院大学，北京 100049
双色滤光片在其任意一个几何位置上，均能够有效透过两个精确控制的光谱通道，它可以提升光学探测装置对目标的识别能力。本文选用单晶Ge作为基片，Ge和ZnSe分别作为高低折射率膜层材料，研制了一种包含3.2~3.8 μm(通道1)和4.9~5.4 μm(通道2)两个通道的红外双色滤光片。在高真空中以热蒸发的方式镀制了滤光片的光学膜层，采用单波长的极值百分比光学监控(POEM)方法控制膜层的光学厚度。在100 K低温下，通道1的平均透射率为94.2%，顶部波纹幅度为5.7%；通道2的平均透射率为96.5%，顶部波纹幅度为0.6%。在两个通道之间(4.0~4.7 μm)的截止区域内，平均透射率小于0.16%。该红外双色滤光片具有良好的光学稳定性，有利于高速运动目标的识别。
光学薄膜 双色滤光片 红外 低温光谱 optical thin film dual-color filter infrared cryogenic spectrum
1 中国科学院上海技术物理研究所,上海 200083
2 中国科学院大学,北京 100049
3 上海科技大学,上海 200031
在先进遥感仪器的性能表征中,偏振灵敏度是很重要的性能指标之一,它在量化高精度遥感信息反演中非常重要。光学薄膜是仪器偏振灵敏度控制中非常重要的一种手段。基于薄膜光学的传输矩阵理论,根据偏振灵敏度控制要求开展了几类光学薄膜的设计、分析和研制工作,主要包括金属反射膜、介质-金属-介质分色膜、介质分色膜、增透膜和带通滤光膜等。给出了一些已研制光学薄膜的偏振灵敏度控制的实测结果和以此研制的遥感仪器的系统偏振灵敏度的控制情况。
偏振灵敏度 光学薄膜 琼斯矩阵 遥感 polarization sensitivity optical film Jones matrix remote sensing
中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
二氧化硅(SiO2)是一种重要的光学薄膜材料，通常采用电子束蒸发辅以离子束轰击的方式沉积，但在某些情况下，不能借用氧离子束的轰击。着重研究了不同沉积温度下无离子源辅助制备的二氧化硅薄膜的光学特性。通过直接在线的光学监控方式，获得薄膜生长过程的透射率曲线，并得到薄膜在真空中的折射率。采用真空在线光谱扫描和大气中离线的光谱扫描，结合光度法拟合得到薄膜折射率。结果表明由于基片温度的变化，二氧化硅薄膜的折射率会随着薄膜的厚度而改变，随着沉积温度的升高而变大，折射率值在1.34~1.41之间。
薄膜 二氧化硅 光学监控 光学特性 沉积温度 光学学报
2014, 34(s2): s231001
中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
光学薄膜的光学特性是薄膜设计与制备的基础。硅材料是红外光学薄膜中一种重要的高折射率材料。研究了在不同沉积温度下非晶硅光学薄膜的折射率和消光系数的变化。结果表明，在200 ℃时，硅薄膜折射率最大，消光系数随温度升高而减小。
薄膜 非晶硅 光学特性 沉积温度
中国科学院上海技术物理研究所， 上海 200083
利用组合套镀法布里珀罗结构光学薄膜滤光片间隔层的方法，选取锗和一氧化硅分别作为高低折射率膜层材料，在短波红外区域2.0～2.4 μm光谱范围内，设计并制备了8通道集成窄带滤光片，单个光谱通道的有效通光区域的宽度为450 μm，其间有30 μm的挡光过渡带。各通道的峰值光谱透射率大于65%，滤光片的半峰全宽为8～13 nm，相对带宽在0.33%～0.65%之间。
薄膜 光学薄膜 集成滤光片 间隔层 组合套镀 中国激光
2012, 39(11): 1107001
