基于光敏材料的多通道滤光片研究

摘要

现有的多通道滤光片制备方法存在工艺繁琐、成品率低等缺陷。随着光电技术的发展，采用光敏材料制备集成光学器件的方法取得了很大进步，将光敏材料的应用引入传统光学薄膜领域，可以对已沉积的滤光片进行曝光修正、制作图形化滤光片。
　　 本论文将现有的光学薄膜技术和光敏材料相结合，探索一种制备多通道干涉滤光片的新方法和与工艺，以克服传统方法的不足。本论文完成的工作有以下几方面：
　　 1)以硅氧烷MTPS水解聚合物为基础，采用溶胶凝胶法掺杂光引发剂BDK合成了有机无机复合材料。这种材料薄膜的折射率与物理厚度在紫外曝光下显著增加，在掺杂50％的条件下曝光60 min光学厚度改变量达到60％。而且易于成膜，表面均匀，对可见光波段不敏感，抗日光老化，在可见波段损耗小，可以作为干涉滤光片的间隔层。对材料的分析表明光敏机理源自于光引发剂基团对无机结构的修饰和聚合作用。
　　 2)探索出了适合该材料的薄膜制备方法，包括基底处理、匀胶旋转速度和时间、成膜后处理、高温热处理温度和退火等工艺因素。使用光敏材料制备单层薄膜，对薄膜的光学参数和紫外曝光下参数的变化特性进行了测定。60 min的分时曝光测量表明紫外曝光使薄膜折射率由1.558增加到了1.592，物理厚度由288nm增加到422 nm。
　　 3)设计和制作了具有10μm到100μm不同尺度图案的掩模，对薄膜进行图案化曝光，良好重现了掩模图样。设计并制备了法布里-珀罗结构的透射型光学滤光片，对七个通道进行不同时长的曝光得到了中心位于550 nm附近的多通道滤光片。使用厚度在300 nm附近的光敏材料层设计制备了反射型光学滤光片，实现了蓝色和绿色两种不同颜色的色块图形。