CN101900848A - 一种树脂基底窄带负滤光膜膜系、滤光片及其制备方法 - Google Patents

一种树脂基底窄带负滤光膜膜系、滤光片及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种树脂基底窄带负滤光膜膜系，该膜系由52层膜层组成，与树脂基底相邻的膜层为第1层，在第1～50层膜层中，奇数层均为M2膜层，膜层的光学厚度均为70nm；偶数层均为SiO2膜层，膜层的光学厚度均为200nm；第51层为M2膜层，膜层的光学厚度为272nm；第52层为SiO2膜层，膜层的光学厚度为140nm。本发明针对树脂材料软、钢性差、易变形、膨胀系数大、与大多数材料结合特性差等特点，设计了专用于树脂基底的窄带负滤光膜膜系，并通过特定的镀制方法，镀制出了牢固度高、光学特性好的窄带负滤光光学零件。

Description

一种树脂基底窄带负滤光膜膜系、滤光片及其制备方法
技术领域
 本发明涉及光学零件薄膜制造技术领域，具体涉及一种树脂基底窄带负滤光膜膜系，以及采用该膜系镀制成的树脂基底窄带负滤光片及其制备方法。
背景技术
在光学薄膜范畴，将具有对某一窄的波带范围要求高反射率，反射带外其它波段范围要求高透射率特性的膜系称之为窄带负滤光膜膜系。尚未查找到用于树脂基底的窄带负滤光膜膜系、树脂基底的窄带负滤光片及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种树脂基底窄带负滤光膜膜系。
本发明的目的还在于提供一种树脂基底窄带负滤光片，同时，本发明的目的还在于提供一种该滤光片的制备方法。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种树脂基底窄带负滤光膜膜系，该膜系由52层膜层组成，膜系的结构为：
              Sub｜(0.35HL)n1.5H0.75L  
其中，Sub为树脂基底，H为M2膜层，L为SiO2膜层，n为周期数，取值为25；
与树脂基底相邻的膜层为第1层，在第1～50层膜层中，奇数层均为M2膜层，膜层的光学厚度均为70nm；偶数层均为SiO2膜层，膜层的光学厚度均为200nm；
第51层为M2膜层，膜层的光学厚度为272nm；
第52层为SiO2膜层，膜层的光学厚度为140nm。
一种树脂基底窄带负滤光片，是在树脂基底上镀制上述树脂基底窄带负滤光膜膜系，其膜系结构为：
              Sub｜(0.35HL)n1.5H0.75L  
其中，Sub代表树脂基底，H为M2膜层，L为SiO2膜层，n为周期数，取值为25；
与树脂基底相邻的膜层为第1层，在第1～50层膜层中，奇数层均为M2膜层，膜层的光学厚度均为70nm；偶数层均为SiO2膜层，膜层的光学厚度均为200nm；
第51层为M2膜层，膜层的光学厚度为272nm；
第52层为SiO2膜层，膜层的光学厚度为140nm。
一种树脂基底窄带负滤光片的制备方法，包括以下步骤：
（1）清洁被镀零件：对树脂基底光学零件表面进行清洁处理；
（2）将被镀零件放置入真空室内，抽真空到真空度高于2×10-3 Pa，启动离子源，对被镀零件进行离子轰击，轰击时间为5～7分钟，之后关断离子源；
（3）镀制第1层膜层，M2膜料由电子束进行蒸镀，蒸镀时真空度为1×10-2 Pa～2×10-2 Pa，蒸发速率为0.5nm/s～0.6nm/s，膜层的光学厚度控制为70nm，控制波长550～560nm；
（4）镀制第2层膜层，SiO2膜料由电子束进行蒸镀，蒸镀时真空度为9×10-3 Pa～2×10-2 Pa，蒸发速率为0.8nm/s～1nm/s，膜层的光学厚度控制为200nm，控制波长550～560nm； 
（5）依次重复步骤（3）和步骤（4），镀制第3～50层膜层，其中奇数层均为M2膜层，膜层的光学厚度均为70nm，偶数层均为SiO2膜层，膜层的光学厚度均为200nm，在镀制过程中真空室温度不高于60℃；
（6） 镀制第51层膜层，M2膜料由电子束进行蒸镀，蒸镀时真空度为1×10-2 Pa～2×10-2 Pa，蒸发速率为0.5nm/s～0.6nm/s，膜层的光学厚度控制为272nm，控制波长520～546nm；
（7）镀制第 52层膜层，SiO2膜料由电子束进行蒸镀，蒸镀时真空度为9×10-3 Pa～2×10-2 Pa，蒸发速率为0.8nm/s～1nm/s，膜层的光学厚度控制为140nm，控制波长520～546nm；
（8）真空室冷却至40℃以下，取出镀制好膜系的树脂基底窄带负滤光片。
本发明的树脂基底窄带负滤光膜膜系的光学特性：反射带窄，反射带宽度50nm；反射率高，中心波长544nm，反射率R≥98%；膜系透射带透射特性好，可见光区域其它波段的透射率T≥90%；膜层中心波长漂移很小，δ≤3nm。本发明制得的树脂基底窄带负滤光片的膜层牢固度好，牢固度及环境适应性满足光学薄膜国家标准GB1320-88规定的要求，可以在自然状态下使用，不必在胶合状态下使用。
本发明的树脂基底窄带负滤光片主要应用于头盔护目镜。头盔护目镜的作用是在其表面透射可见光区域的外界背景，同时反射可见光区域某一窄带波段的光线。头盔护目镜在镀制本发明的窄带负滤光膜膜系后，可显著提高反射光线的亮度和外界背景的清晰度。
本发明树脂基底窄带负滤光片的基底材料树脂材料具有质地轻、韧性好、强度高的优点，适合于制作眼镜和头盔护目镜，但是树脂材料作为基底的缺点是材料软、钢性差、易变形、膨胀系数大、与大多数材料结合特性差。本发明针对树脂基底的这些缺点设计了专用于树脂基底的窄带负滤光膜膜系，并通过特定的镀制方法，镀制出了牢固度高、光学特性好的树脂基底窄带负滤光片。
具体实施方式
实施例1
一种树脂基底窄带负滤光膜膜系，该膜系由52层膜层组成，膜系的结构为：
              Sub｜(0.35HL)n1.5H0.75L  
其中，Sub为树脂基底，H为M2膜层，L为SiO2膜层，n为周期数，取值为25；
与树脂基底相邻的膜层为第1层，在第1～50层膜层中，奇数层均为M2膜层，膜层的光学厚度均为70nm；偶数层均为SiO2膜层，膜层的光学厚度均为200nm；
第51层为M2膜层，膜层的光学厚度为272nm；
第52层为SiO2膜层，膜层的光学厚度为140nm。
实施例2
一种树脂基底窄带负滤光片，其制备方法是在树脂基底上镀制树脂基底窄带负滤光膜膜系，其膜系由52层膜层组成，膜系的结构为：
              Sub｜(0.35HL)n1.5H0.75L  
其中，Sub为树脂基底，H为M2膜层，M2膜料为德国默克公司生产，L为SiO2膜层，n为周期数，取值为25；
与树脂基底相邻的膜层为第1层，在第1～50层膜层中，奇数层均为M2膜层，膜层的光学厚度均为70nm；偶数层均为SiO2膜层，膜层的光学厚度均为200nm；
第51层为M2膜层，膜层的光学厚度为272nm；
第52层为SiO2膜层，膜层的光学厚度为140nm。
实施例3
一种树脂基底窄带负滤光片的制备方法，包括以下步骤：
（1）清洁被镀零件，即用脱脂棉蘸醇醚混合液将树脂基底光学零件表面清洁干净；
（2）将被镀零件装入专用工装夹具并尽可能快地装入真空室内，关闭真空室门，起动镀膜程序开始镀膜，抽真空到真空度1.6×10-3 Pa，启动离子源，对被镀零件进行离子轰击，轰击时间为5分钟，之后关断离子源；
（3）镀制第1层膜层，M2膜料放在可旋转电子枪蒸发源坩埚中，由电子束进行蒸镀，蒸镀时真空度为1×10-2 Pa，蒸发速率为0.5nm/s，膜层厚度由光学膜厚仪控制，膜层的光学厚度控制为70nm，控制波长550nm，极值过正法控制，工具因子为1.05，极值停蒸点0.53；
（4）镀制第2层膜层，SiO2膜料放在可旋转电子枪蒸发源坩埚中，由电子束进行蒸镀，蒸镀时真空度为1×10-2 Pa，蒸发速率为0.8nm/s，膜层厚度由光学膜厚仪控制，膜层的光学厚度控制为200nm，控制波长560nm，工具因子为1.07，极值停蒸点1.53； 
（5）依次重复步骤（3）和步骤（4），镀制第3～50层膜层，其中奇数层均为M2膜层，膜层的光学厚度均为70nm，偶数层均为SiO2膜层，膜层的光学厚度均为200nm，在镀制过程中真空室最高温度为55℃；
（6） 镀制第51层膜层，M2膜料由电子束进行蒸镀，蒸镀时真空度为1×10-2 Pa，蒸发速率为0.5nm/s，膜层厚度由光学膜厚仪控制，膜层的光学厚度控制为272nm，控制波长520nm，极值过正法控制，工具因子为1.05，极值停蒸点2.2；
（7）镀制第 52层膜层，SiO2膜料由电子束进行蒸镀，蒸镀时真空度为1×10-2 Pa，蒸发速率为0.8nm/s，膜层厚度由光学膜厚仪控制，膜层的光学厚度控制为140nm，控制波长520nm，极值过正法控制，工具因子为1.07，极值停蒸点1.1；
（8）真空室冷却至35℃时，取出镀制好膜系的光学零件。
在步骤（1）清洁被镀零件之前，需要做的准备工作是：清洁真空室、镀膜夹具、蒸发源挡板及离子源等，之后将M2和SiO2两种膜料分别装填至电子枪坩埚内，更换石英晶体片和光控仪比较片，编制并调试镀膜程序。
实施例4
一种树脂基底窄带负滤光片的制备方法，包括以下步骤：
（1）清洁被镀零件，即用脱脂棉蘸醇醚混合液将树脂基底光学零件表面清洁干净；
（2）将被镀零件装入专用工装夹具并尽可能快地装入真空室内，关闭真空室门，起动镀膜程序开始镀膜，抽真空到真空度1.5×10-3 Pa，启动离子源，对被镀零件进行离子轰击，轰击时间为7分钟，之后关断离子源；
（3）镀制第1层膜层，M2膜料放在可旋转电子枪蒸发源坩埚中，由电子束进行蒸镀，蒸镀时真空度为2×10-2 Pa，蒸发速率为0.6nm/s，膜层厚度由光学膜厚仪控制，膜层的光学厚度控制为70nm，控制波长560nm，极值过正法控制，工具因子为1.05，极值停蒸点0.51；
（4）镀制第2层膜层，SiO2膜料放在可旋转电子枪蒸发源坩埚中，由电子束进行蒸镀，蒸镀时真空度为9×10-3 Pa，蒸发速率为1nm/s，膜层厚度由光学膜厚仪控制，膜层的光学厚度控制为200nm，控制波长550nm，工具因子为1.07，极值停蒸点1.5； 
（5）依次重复步骤（3）和步骤（4），镀制第3～50层膜层，其中奇数层均为M2膜层，膜层的光学厚度均为70nm，偶数层均为SiO2膜层，膜层的光学厚度均为200nm，在镀制过程中真空室最高温度为53℃；
（6） 镀制第51层膜层，M2膜料由电子束进行蒸镀，蒸镀时真空度为2×10-2 Pa，蒸发速率为0.6nm/s，膜层厚度由光学膜厚仪控制，膜层的光学厚度控制为272nm，控制波长546nm，极值过正法控制，工具因子为1.05，极值停蒸点2.2；
（7）镀制第 52层膜层，SiO2膜料由电子束进行蒸镀，蒸镀时真空度为9×10-3 Pa，蒸发速率为1nm/s，膜层厚度由光学膜厚仪控制，膜层的光学厚度控制为140nm，控制波长546nm，极值过正法控制，工具因子为1.07，极值停蒸点1.1；
（8）真空室冷却至35℃时，取出镀制好膜系的光学零件。
在步骤（1）清洁被镀零件之前，需要做的准备工作是：清洁真空室、镀膜夹具、蒸发源挡板及离子源等，之后将M2和SiO2两种膜料分别装填至电子枪坩埚内，更换石英晶体片和光控仪比较片，编制并调试镀膜程序。
实施例5
一种树脂基底窄带负滤光片的制备方法，包括以下步骤：
（1）清洁被镀零件，即用脱脂棉蘸醇醚混合液将树脂基底光学零件表面清洁干净；
（2）将被镀零件装入专用工装夹具并尽可能快地装入真空室内，关闭真空室门，起动镀膜程序开始镀膜，抽真空到真空度1.6×10-3 Pa，启动离子源，对被镀零件进行离子轰击，轰击时间为5分钟，之后关断离子源；
（3）镀制第1层膜层，M2膜料放在可旋转电子枪蒸发源坩埚中，由电子束进行蒸镀，蒸镀时真空度为1×10-2 Pa，蒸发速率为0.5nm/s，膜层厚度由光学膜厚仪控制，膜层的光学厚度控制为70nm，控制波长550nm，极值过正法控制，工具因子为1.05，极值停蒸点0.53；
（4）镀制第2层膜层，SiO2膜料放在可旋转电子枪蒸发源坩埚中，由电子束进行蒸镀，蒸镀时真空度为2×10-2 Pa，蒸发速率为0.8nm/s，膜层厚度由光学膜厚仪控制，膜层的光学厚度控制为200nm，控制波长550nm，工具因子为1.07，极值停蒸点1.53； 
（5）依次重复步骤（3）和步骤（4），镀制第3～50层膜层，其中奇数层均为M2膜层，膜层的光学厚度均为70nm，偶数层均为SiO2膜层，膜层的光学厚度均为200nm，在镀制过程中真空室最高温度为55℃；
（6） 镀制第51层膜层，M2膜料由电子束进行蒸镀，蒸镀时真空度为1×10-2 Pa，蒸发速率为0.5nm/s，膜层厚度由光学膜厚仪控制，膜层的光学厚度控制为272nm，控制波长546nm，极值过正法控制，工具因子为1.05，极值停蒸点2.2；
（7）镀制第 52层膜层，SiO2膜料由电子束进行蒸镀，蒸镀时真空度为2×10-2 Pa，蒸发速率为0.8nm/s，膜层厚度由光学膜厚仪控制，膜层的光学厚度控制为140nm，控制波长546nm，极值过正法控制，工具因子为1.07，极值停蒸点1.1；
（8）真空室冷却至35℃时，取出镀制好膜系的光学零件。
在步骤（1）清洁被镀零件之前，需要做的准备工作是：清洁真空室、镀膜夹具、蒸发源挡板及离子源等，之后将M2和SiO2两种膜料分别装填至电子枪坩埚内，更换石英晶体片和光控仪比较片，编制并调试镀膜程序。
实施例3、实施例4、实施例5制得的三种树脂基底窄带负滤光片的膜层各项特性指标均满足要求，中心波长544nm处，R＞98%；反射带宽度为50nm；400nm～700nm的其它波段，Tmin＞90%；膜层结合力及环境适应性均满足光学薄膜国家标准GB1320-88规定的要求。

Claims (4)

1.一种树脂基底窄带负滤光膜膜系，其特征在于：该膜系由52层膜层组成，膜系的结构为：
              Sub｜(0.35HL)n1.5H0.75L  
其中，Sub为树脂基底，H为M2膜层，L为SiO2膜层，n为周期数，取值为25；
与树脂基底相邻的膜层为第1层，在第1～50层膜层中，奇数层均为M2膜层，膜层的光学厚度均为70nm；偶数层均为SiO2膜层，膜层的光学厚度均为200nm；
第51层为M2膜层，膜层的光学厚度为272nm；
第52层为SiO2膜层，膜层的光学厚度为140nm。
2.一种采用权利要求1所述的膜系镀制成的树脂基底窄带负滤光片，其特征在于：该滤光片的基底为树脂基底，其膜系结构为：
              Sub｜(0.35HL)n1.5H0.75L  
其中，Sub代表树脂基底，H为M2膜层，L为SiO2膜层，n为周期数，取值为25；
与树脂基底相邻的膜层为第1层，在第1～50层膜层中，奇数层均为M2膜层，膜层的光学厚度均为70nm；偶数层均为SiO2膜层，膜层的光学厚度均为200nm；
第51层为M2膜层，膜层的光学厚度为272nm；
第52层为SiO2膜层，膜层的光学厚度为140nm。
3.一种权利要求2所述的树脂基底窄带负滤光片的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）清洁被镀零件：对树脂基底光学零件表面进行清洁处理；
（2）将被镀零件放置入真空室内，抽真空到真空度高于2×10-3 Pa，对被镀零件进行离子轰击，轰击时间为5～7分钟；
（3）镀制第1层膜层，M2膜料由电子束进行蒸镀，蒸镀时真空度为1×10-2 Pa～2×10-2 Pa，蒸发速率为0.5nm/s～0.6nm/s，膜层的光学厚度控制为70nm，控制波长550～560nm；
（4）镀制第2层膜层，SiO2膜料由电子束进行蒸镀，蒸镀时真空度为9×10-3 Pa～2×10-2 Pa，蒸发速率为0.8nm/s～1nm/s，膜层的光学厚度控制为200nm，控制波长550～560nm； 
（5）依次重复步骤（3）和步骤（4），镀制第3～50层膜层，镀制过程中真空室温度不高于60℃；
（6） 镀制第51层膜层，M2膜料由电子束进行蒸镀，蒸镀时真空度为1×10-2 Pa～2×10-2 Pa，蒸发速率为0.5nm/s～0.6nm/s，膜层的光学厚度控制为272nm，控制波长520～546nm；
（7）镀制第 52层膜层，SiO2膜料由电子束进行蒸镀，蒸镀时真空度为9×10-3 Pa～2×10-2 Pa，蒸发速率为0.8nm/s～1nm/s，膜层的光学厚度控制为140nm，控制波长520～546nm；
（8）真空室冷却至40℃以下，取出镀制好膜系的树脂基底窄带负滤光片。
4.根据权利要求3所述的树脂基底窄带负滤光片的制备方法，其特征在于：步骤（5）中，在镀制第3～50层膜层时，所有奇数层均为M2膜层，膜层的光学厚度均为70nm；所有偶数层均为SiO2膜层，膜层的光学厚度均为200nm。
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