与传统的单波段成像相比，多光谱成像技术将成像与光谱测量相结合。将多通道滤光片放置在探测器的入口，可以获得特定光谱位置的光谱信息。所获得的信息不仅包含二维空间位置信息，也包括光谱辐射响应随波长变化的情况。通过结合检测到的光谱信息与目标图像进行分析可以达到对目标进行光谱检测的目的。为了在单一衬底上实现多通道阵列滤光片，本文提出了一种新的制备方法，即基于Fabry-Perot（FP）干涉仪原理计算调整间隔层光学厚度。本文将提出一种基于FP干涉仪理论的调整间隔层光学厚度的新制备方法。光学厚度调整是通过在单一衬底上集成多光谱通道来实现的。该滤光片采用电子束加热蒸发镀膜、纳米压印和单点金刚石车削相结合的方法制备。

采用复合镀膜、纳米压印和单点金刚石车削制备了多通道滤光片，并对FP空间层的光学厚度进行了一次调整，实现了多个通道。该方法最重要的一步是获得包含不同阶跃高度结构的多通道阵列模具。模具的尺寸精度直接影响到后续工艺中的结构尺寸，最终影响到空间层的厚度。因此，中心透射波长的位置精度至关重要，而多通道阵列滤光片模具的精度也是这一过程的关键。本文主要研究了模具的加工和精度控制，以及模具结构尺寸误差对最终设计结果的影响。本文利用快刀伺服车削加工了三种多通道阵列滤光片模具，并对模具的加工精度进行了各通道的精度分析。虽然每个通道表面存在轻微的振荡误差，但最大误差小于4 nm，设计误差与差值之比小于7%。结果表明，多通道滤光片模具的加工方法是可行的。这为大规模多通道阵列滤光片的批量生产提供了技术支持。

图1 多通道阵列滤光片制造流程

图2 设计得到的多通道阵列滤光片的三维形貌分布

图3多通道阵列滤光片模具的台阶高度测量结果

图4 在多通道阵列滤光片模具上提取分析的5条线和测量的模具三维形貌结果。

图5 被测曲面曲线与理论曲线的分析对比结果

图6 通道光学厚度误差对通道波长定位精度的影响:(a) 700 nm波长；(b) 1100 nm波长

文章来源：Yuetian Huang; Shijie Li; Jin Zhang; Chen Yang; Haifeng Liang ; Fabrication of multichannel filter array mold based on fast tool servo turning, AIP Advances, 2022, 12(6): 065207-065207