CN104765084A - 一种激光双波段高反射介质膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种激光双波段高反射介质膜及其制备方法，属于光学器件技术领域。该高反射介质膜包括基底以及附着于基底上的光学膜系，该光学膜系由二氧化钛和二氧化硅交替叠加构成，特征结构为|(HLH)^N S|。本发明的双波段高反射介质膜的设计结构简单，选用的TiO2薄膜和SiO2薄膜材料常见，工艺容易实现。本发明的双波段高反射膜具有对两波段光高反射率的特点，对790nm～860nm波段及1500nm～1650nm波段的反射率均大于99.5％。对其它波段光的反射率较低，具有一定的滤光作用。本发明的双波段高反射膜具有对激光能量的吸收少、能量损失小，光学性能稳定，膜层牢固可靠等特点。

Description

一种激光双波段高反射介质膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种激光双波段高反射介质膜及其制备方法，属于光学器件技术领域。
背景技术
激光具有方向性强、单色性好、亮度高、相干性好等特点，越来越多地被应用在航天、军用及民用等领域。特别是在航天领域，随着空间激光通信技术和激光雷达等技术的发展，对光学系统中多光源共用光路、共用光学天线的需求十分迫切。如在上述应用中，典型的光学系统一般采用790nm～860nm波段及1500nm～1650nm波段的激光光源，因此要求同一光学天线能够对两个激光波段高反射，从而实现激光双波段的高效发射和接收。目前，通常采用镀金属膜的方法获得光学天线的高反射率。然而，这种方法只能保证对一个波段具有较高的反射率。现有技术尚未解决一个反射膜实现对790nm～860nm波段及1500nm～1650nm波段双波段同时高反射的技术问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提出一种能够同时对790nm～860nm波段及1500nm～1650nm波段进行高反射的介质膜，及该介质膜的制备方法，利用该双波段高反射介质膜可以解决光学系统中多光源共用光路、共用光学天线的技术问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明的一种激光双波段高反射介质膜，该高反射介质膜包括基底以及附着于基底上的光学膜系，该光学膜系由二氧化钛(TiO2)和二氧化硅(SiO2)交替叠加构成，二氧化钛(TiO2)形成二氧化钛(TiO2)层，二氧化硅(SiO2)形成二氧化硅(SiO2)层；该高反射介质膜的特征结构为|(HLH)^N S|，其中，H表示二氧化钛(TiO2)层，L表示二氧化硅(SiO2)层，S表示基底；N表示(HLH)的周期数，7≤N≤100；每层二氧化钛(TiO2)层的厚度均为118.9nm，每层二氧化硅(SiO2)层的厚度均为188.3nm；二氧化钛(TiO2)层的折射率均为2.271，二氧化硅(SiO2)层的折射率均为1.434；
上述的基底为玻璃基底或碳化硅。
本发明的一种激光双波段高反射介质膜的制备方法，步骤为：
1)对基底进行清洗；
2)将镀膜材料加注至镀膜设备中；
3)将基底放置于镀膜设备中，并设定好镀膜设备的控制程序，通过程序控制在基底上依次制备二氧化钛(TiO2)层和二氧化硅(SiO2)层。
本发明的优点在于：
(1)本发明的双波段高反射介质膜的设计结构简单，选用的TiO2薄膜和SiO2薄膜材料常见，工艺容易实现。
(2)本发明的双波段高反射膜具有对两波段光高反射率的特点，对790nm～860nm波段及1500nm～1650nm波段的反射率均大于99.5％。对其它波段光的反射率较低，具有一定的滤光作用。
(3)本发明的双波段高反射膜具有对激光能量的吸收少、能量损失小，光学性能稳定，膜层牢固可靠等特点。
(4)本发明的双波段高反射膜对提高光学天线及器件的性能、减小光学系统的重量及体积具有重要意义。可广泛应用于空间激光通信以及激光雷达等光学系统中。
附图说明
图1为本发明的结构组成示意图；
图2为本发明的双波段反射介质膜的反射光谱曲线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例
如图1所示，一种激光双波段高反射介质膜，该高反射介质膜包括玻璃基底以及附着于玻璃基底上的光学膜系，该光学膜系由二氧化钛(TiO2)和二氧化硅(SiO2)交替叠加构成，二氧化钛(TiO2)形成二氧化钛(TiO2)层，二氧化硅(SiO2)形成二氧化硅(SiO2)层；该高反射介质膜的特征结构为|(HLH)^7 S|，其中，H表示二氧化钛(TiO2)层，L表示二氧化硅(SiO2)层，S表示基底；N表示(HLH)的周期数，7≤N≤100；每层二氧化钛(TiO2)层的厚度均为118.9nm，每层二氧化硅(SiO2)层的厚度均为188.3nm；二氧化钛(TiO2)层的折射率均为2.271，二氧化硅(SiO2)层的折射率均为1.434；
玻璃基底为圆片形状，直径为30mm，厚度为3mm。
玻璃基底的材料选用石英玻璃。
一种激光双波段高反射介质膜的制备方法，步骤为：
1)对玻璃基底用蒸馏水进行清洗；
2)将二氧化钛(TiO2)和二氧化硅(SiO2)镀膜材料分别加注至电子束蒸发镀膜设备中；
3)将玻璃基底放置于电子束蒸发镀膜设备中，并设定好镀膜设备的控制程序，控制程序包括蒸镀时和电子枪的功率，其中二氧化硅的蒸镀时间为25秒、二氧化钛的蒸镀时间为18秒，电子枪的功率均为15瓦，通过程序控制在基底上依次制备二氧化钛(TiO2)层和二氧化硅(SiO2)层。
利用国产的镀膜机镀制，使用河南中光学公司生产的1100型镀膜机进行镀制，镀制过程中按设计的光学膜系结构|(HLH)^N S|在玻璃基底上依次交替镀制薄膜材料TiO2和SiO2，周期数N为7，并采用光学极值法对所设计膜系的厚度进行监控，以保证TiO2薄膜层和SiO2薄膜层的厚度分别为118.9nm和188.3nm。
将上述得到的高反射介质膜采用薄膜测量仪进行反射率测试，得到的反射率曲线如图2所示，由图2可知，该介质膜在790nm～860nm波段及1500nm～1650nm波段的反射率均大于99.5％。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (7)

1.一种激光双波段高反射介质膜，其特征在于：该高反射介质膜包括基底以及附着于基底上的光学膜系，该光学膜系包括二氧化钛层和二氧化硅层，其特征结构为|(HLH)^N S|，其中，H表示二氧化钛层，L表示二氧化硅层，S表示基底；N表示(HLH)的周期数，7≤N≤100；每层二氧化钛层的厚度为118.9nm，每层二氧化硅层的厚度为188.3nm。
2.根据权利要求1所述的一种激光双波段高反射介质膜，其特征在于：二氧化钛层的折射率均为2.271。
3.根据权利要求1所述的一种激光双波段高反射介质膜，其特征在于：二氧化硅层的折射率均为1.434。
4.根据权利要求1所述的一种激光双波段高反射介质膜，其特征在于：基底为玻璃基底或碳化硅。
5.一种激光双波段高反射介质膜的制备方法，其特征在于步骤为：
1)对基底进行清洗；
2)将镀膜材料加注至镀膜设备中；
3)将基底放置于镀膜设备中，并设定好镀膜设备的控制程序，通过程序控制在基底上依次制备二氧化钛层和二氧化硅层。
6.根据权利要求1所述的一种激光双波段高反射介质膜的制备方法，其特征在于：镀膜设备为电子束蒸发镀膜设备。
7.根据权利要求1所述的一种激光双波段高反射介质膜的制备方法，其特征在于：控制程序包括蒸镀时和电子枪的功率，其中二氧化硅的蒸镀时间为25秒、二氧化钛的蒸镀时间为18秒，电子枪的功率均为15瓦。
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