郭谟强，黄元申

（上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093）

引 言

中性密度滤光片在光谱器件制造和航天摄影成像等多个行业中发挥着重要作用。中性密度滤光片能够在某一波段范围内减少入射光的光强而不改变入射光的颜色成分，因此可用于矫正人眼的普尔佛利希现象（Pulfrich phenomenon）[1]。此外，中性密度滤光片也作为激光功率计[2]和感光光谱仪[3]的核心元件。

中性密度滤光片从20世纪开始取得了飞速的发展，学者们提出了多种基于不同材料且适用于不同波段的中性密度滤光片[4-8]。其中，金属薄膜因为拥有很少的光散射并且能够承受极端的天气变化，所以被用于代替胶片作为中性密度滤光片的主要材料[9]。随着光学系统对中性密度滤光片的精度要求越来越高，在常规的滤光片制造中，无论是采用蒸发镀膜还是溅射镀膜工艺，都难以把薄膜厚度误差控制在很小的范围内。真空镀膜系统中石英晶振膜厚传感器受环境温度影响大且使用寿命短，通常有5%～10%的膜厚测量不确定度。参考市场上现有的高精度滤光片，例如Thorlabs公司的光密度精度最高只有5%，Newport公司的也只有4%。对于光密度值精度要求较高的滤光片，其光密度值对厚度变化极其敏感，因此常规制备工艺无法达到要求。

为此，本文提出了一种提高中性密度滤光片光密度值精度的制备方法，即采用真空镀膜结合离子束蚀刻技术，通过对镀膜和蚀刻参数的精确控制，实现对薄膜厚度的精密调控，将光密度值的相对误差控制在±2%以内，绝对误差不超过±0.01。……