Способ изготовления оптического фильтра

Способ изготовления оптического фильтра

Реферат

Изобретение относится к области изготовления полупроводниковых приборов, в частности элементов инфракрасной оптики на основе теллурида кадмия (CdTe), и может использоваться для изготовления фильтров инфракрасного диапазона спектра.

В связи с развитием оптоволоконной связи возникает потребность в создании фильтров-аттенюаторов, у которых точка полного ослабления находится в ближнем инфракрасном (ИК) диапазоне. При этом у таких фильтров должна быть широкая полоса пропускания в средней и дальней ИК области спектра. В частности, представляет интерес создание фильтра, имеющего точку полной аттенюации на длине волны 1,6 мкм и полосу пропускания в среднем ИК диапазоне.

Известен способ получения оптических фильтров рассеяния путем прессования порошков различных гигроскопических материалов с добавкой минерального масла, причем прессование производится с нагревом [Н.Sloane, G.Keahl. Optical scattering filter with hygroscopic material Pat. US 3722978] - прототип.

Недостатками этого способа являются:

- сложность изготовления фильтров из-за необходимости смешивания различных компонентов и добавления масла;

- необходимость нагрева при прессовании, что также усложняет процесс;

- гигроскопичность используемых материалов, отрицательно влияющая на эксплуатационные характеристики таких фильтров.

Кроме того, эти фильтры не могут быть использованы на длине волны 1,6 мкм.

Задачей данного изобретения является создание фильтра рассеяния, имеющего точку полного ослабления на длине волны 1,6 мкм и полосу пропускания в диапазоне 1,67-14 мкм.

Эта задача решается в предлагаемом способе изготовления оптического фильтра путем прессования нанопорошка теллурида кадмия с размером зерна 10-15 нм под давлением 700-750 МПа при комнатной температуре 18-25°С.

Размер частиц нанопорошка выбран экспериментально. Использование более мелкого порошка нецелесообразно, т.к. не приводит к улучшению характеристик фильтра. При этом себестоимость нанопорошка возрастает с уменьшением размера частиц. Применение более крупного порошка ухудшает качество фильтра из-за образования в нем пор с линейными размерами до нескольких микрометров.

Выбор комнатной температуры прессования обусловлен экономическими соображениями. Как нагрев, так и охлаждение в процессе прессования требуют дополнительных затрат на оборудование. Кроме того, при повышенных температурах могут происходить процессы окисления и разложения CdTe.

Давления при прессовании (700-750 МПа) подбирали таким образом, чтобы получить фильтр с точкой полного ослабления на длине волны 1,6 мкм. При более высоких давлениях получали фильтры с точкой аттенюации, смещенной в область более длинных волн; при более низких давлениях точка аттенюации смещается в область более коротких волн. Это объясняется изменением размера зерен в образующейся при прессовании керамике теллурида кадмия и, как следствие, изменением характера рассеяния света на границах зерен.

Предлагаемый способ изготовления фильтра рассеяния является простым, экономичным и позволяет получать негигроскопичные фильтры с требуемыми характеристиками.

Пример 1.

Нанопорошок теллурида кадмия с размером зерна 10 нм загружают при температуре +18°С в пресс-форму диаметром 10 мм и помещают в камеру пресса. Материал нагружают до давления 750 МПа, без выдержки под давлением. Затем нагрузку снимают и извлекают полученный фильтр. Измерение светопропускания подтверждает нулевую пропускающую способность на длине волны 1,6 мкм. Светопропускание в диапазоне длин волн 1,67-14 мкм составляет около 40%.

Пример 2.

Нанопорошок теллурида кадмия с размером зерна 15 нм загружают при температуре +25°С в пресс-форму диаметром 10 мм и помещают в камеру пресса. Материал нагружают до давления 700 МПа, без выдержки под давлением. Затем нагрузку снимают и извлекают полученный фильтр. Измерение светопропускания подтверждает нулевую пропускающую способность на длине волны 1,6 мкм. Светопропускание в диапазоне длин волн 1,67-14 мкм составляет около 40%.

На чертеже представлен спектр светопропускания фильтра, изготовленного по предлагаемому способу (кривая 2). Для сравнения показан спектр полированного монокристалла теллурида кадмия оптического качества (кривая 1). Шкала волновых чисел - линейная, шкала длин волн - логарифмическая.

Способ изготовления оптического фильтра рассеяния прессованием порошка, отличающийся тем, что прессованию подвергается нанопорошок теллурида кадмия с размером зерна 10-15 нм при температуре от 18 до 25°С при давлении прессования 700-750 МПа.