定义
折射率连续变化的介电干涉滤光片。
梳状滤波器是基于介电涂层的光学滤光片，其中折射率至少在结构的某些部分连续变化（而不是逐步变化）。 这种器件也称为梯度指数滤波器，以区别于传统的阶跃指数滤波器。
最简单的例子是折射率呈正弦振荡的结构，导致在某些窄波长区域反射。 在透射中，人们获得一个陷波滤光片，它阻挡了一些有限的波长范围，而在反射中，人们获得一个带通滤光片。 例如，这种滤光片用作拉曼光谱中的激光阻挡滤光片。 例如，也可以很容易地组合多个反射带（见下文）以获得多个陷波滤光片。
图1：使用RP涂层软件设计的具有折射率匹配区域的切趾粗格缺口过滤器的折射率轮廓（见参考文献[15]）。
图2：粗犷陷波滤波器的透射光谱如图1所示。
光纤布拉格光栅原则上也可以被视为粗犷滤光片。
梳状滤波器的制造
有不同的技术可以获得介电镀膜中折射率的连续变化：
- 可能最常见的方法是以可变混合比制造两种不同涂层材料的混合物。 为此，可以使用双电子束共蒸发或类似方法（也使用电阻加热或离子束溅射）与ZrO2 / MgO, ZrO2 / SiO2, Ta2O5 / TiO2 or TiO2 / SiO2 等材料对一起使用。根据详细的生长条件（成分、基质温度等），可以产生多晶或无定形结构。
- 适用于某些涂层材料，如 TiO2，堆积密度可以在气相沉积过程中改变，例如通过控制氧分压或通过掠角沉积。 堆积密度直接影响折射率[11]。 这种技术也适用于多孔硅楞酸盐过滤器[10]。
一个挑战来自于梯度折射率结构更难获得精确的折射率控制。 为了实现高精度，需要基于在线生长监测和复杂算法的自动计算机控制。 当在生长过程中检测到与目标值的偏差时，结构的其余部分会自动调整，例如尽可能补偿误差。
梳状滤波器的光学特性
与基于标准介电涂层的滤波器相比，粗固滤光片具有一些特殊潜力：
- 折射率的正弦振荡可以在反射光谱中产生一个孤立的峰值，而不像普通布拉格镜那样没有任何明显的边带。 这种边带基本上来自矩形振荡的高阶傅里叶分量。 但是，这种类型的清洁过滤器行为需要两种额外的措施：避免末端的额外反射和切趾。 参考文献[15]给出了一个例子。
- 可以线性叠加折射率的多个振荡，以组合多个反射特征。
- 据报道，与传统滤光片相比，Rugate滤光片的激光诱导损伤阈值要高得多[12]。
梳状滤波器的分析、设计和优化
对于理论分析，梯度折射率涂层结构可以用具有更多步阶的阶梯折射率结构近似，使得从一个“层”到下一个“层”的折射率变化变得非常小。 因此，原则上可以使用为阶梯索引结构开发的常规软件。 然而，人们必须处理大量的“层”，并且需要一种有效的方法来指定结构，因为将数百或数千个外部计算的折射率值输入到此类软件中并不方便。 人们通常希望根据一组参数（例如中等折射率，振荡幅度和切趾参数）自动计算整个结构。 此外，通常需要将粗犷结构与增透膜等附加部件相结合。
通过分析设计可以获得简单的滤波器曲线。 对于更复杂的设计，可以使用傅里叶逆变换方法，其中基本上利用了这样一个事实，即至少对于低反射率，反射光谱与空间索引剖面的傅里叶变换相关。 该方法可以修改为在高反射率下工作[2]。
还有其他技术可用于粗犷过滤器的数值优化。 在这里，通常不会像阶梯折射率结构那样优化层厚度值，而是优化折射率轮廓的细节。 最方便的方法通常是在可以如上所述对结构进行参数化时获得的。 然后改变这些参数，例如最小化某种品质函数，从而“惩罚”与所需光学特性的偏差。
参考文献
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[2] P. G. Verly et al., “Synthesis of high rejection filters with the Fourier transform method”, Appl. Opt. 28 (14), 2864 (1989), doi:10.1364/AO.28.002864
[3] W. J. Gunning et al., “Codeposition of continuous composition rugate filters”, Appl. Opt. 28 (14), 2945 (1989), doi:10.1364/AO.28.002945
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[9] J.-G. Yoon et al, “Structural and optical properties of TiO2-SiO2 composite films prepared by aerosol-assisted chemical-vapor deposition”, J. Korean Phys. Soc. 33 (6), 699 (1998)
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[11] M. Jerman et al., “Refractive index of thin films of SiO2, ZrO2, and HfO2 as a function of the films' mass density”, Appl. Opt. 44 (15), 3006 (2005), doi:10.1364/AO.44.003006
[12] M. Jupé et al., “Laser-induced damage in gradual index layers and Rugate filters”, Proc. SPIE 6403, 640311 (2006), doi:10.1117/12.696130
[13] A. V. Tikhonravov et al., “New optimization algorithm for the synthesis of rugate optical coatings”, Appl. Opt. 45 (7), 1515 (2006), doi:10.1364/AO.45.001515
[14] A. Thelen, Design of Optical Interference Coatings, McGraw–Hill (1989)
[15] Development of a rugate filter with the RP Coating software
