CN106405716B - 消偏振分光片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及消偏振分光片，该分光片由光学玻璃基底以及分光膜组成，分光膜由14层膜层组成，该14层膜层从内至外依次为：第1层，TiO2膜层；第2层，SiO2膜层；第3层，TiO2膜层；第4层，SiO2膜层；第5层，TiO2膜层；第6层，SiO2膜层；第7层，TiO2膜层；第8层，SiO2膜层；第9层，TiO2膜层；第10层，SiO2膜层，第11层，TiO2膜层；第12层，SiO2膜层；第13层，TiO2膜层；第14层，SiO2膜层。该分光片不仅降低加工难度，减少加工成本，而且膜层牢固度好、硬度强，层数少、膜厚薄；其工作波段为530‑570nm，透反比为50:50，S分量和P分量的差值小于3％。

Description

消偏振分光片
技术领域
本发明涉及一种分光片，特别涉及一种消偏振分光片。
背景技术
分光片广泛应用于光电仪器、激光系统、光电显示系统和光存储等领域，通常情况下分光片常常倾斜使用，把入射光分束成反射光和透射光两部分。当光线斜入射到光学薄膜时，由于电场和磁场在每个界面上的切向分量均连续，因此S分量和P分量的有效折射率将不同，这使得薄膜不可避免地产生偏振效应，人们常利用这种特性来设计和制造偏振分光器等光学偏振器件。但在另一些光学系统应用中又希望能够消除偏振效应。
消偏振分光器件一般被设计成胶合棱镜的结构，即消偏振分光棱镜。通过对棱镜斜面镀膜并胶合配对棱镜的方案来实现，其加工工艺复杂、加工流程长、加工成本高、最终成品率低。
发明内容
本发明的目的在于克服以上缺点，提供一种消偏振分光片，该分光片不仅有效地降低了加工难度，减少加工成本，便于设计生产，而且膜层牢固度好、硬度强、吸收小，层数少、膜厚薄；其工作波段为530-570nm，透反比为50:50，S分量和P分量的差值小于3％。
本发明是这样实现的：一种消偏振分光片，其特征在于：该分光片由光学玻璃基底以及沉积在光学玻璃基底上的分光膜组成，所述分光膜由14层膜层组成，该14层膜层由高折射率介质材料TiO2膜层和低折射率介质材料SiO2膜层多次交替堆叠组成，该14层膜层从内至外依次为：第1层，TiO2膜层，厚度为49.3-50.3nm；第2层，SiO2膜层，厚度为84.2-85.9nm；第3层，TiO2膜层，厚度为39.5-40.3nm；第4层，SiO2膜层，厚度为67.0-68.3nm；第5层，TiO2膜层，厚度为36.2-37.0nm；第6层，SiO2膜层，厚度为77.3-78.9nm；第7层，TiO2膜层，厚度为49.0-50.0nm；第8层，SiO2膜层，厚度为101.1-103.2nm；第9层，TiO2膜层，厚度为58.4-59.5nm；第10层，SiO2膜层，厚度为114.4-116.7nm，第11层，TiO2膜层，厚度为85.8-87.5nm；第12层，SiO2膜层，厚度为196.8-200.8nm；第13层，TiO2膜层，厚度为79.5-81.1nm；第14层，SiO2膜层，厚度为154.6-157.7nm。
本发明的制造工艺包括：在真空镀膜机内，利用真空镀膜技术在光学玻璃基底上依次精确沉积规定厚度要求TiO2材料膜层和SiO2材料膜层，最终形成所述的14层分光膜。
优选地，所述14层膜层的厚度依次为：第1层，TiO2膜层，厚度为49.8nm；第2层，SiO2膜层，厚度为85.1nm；第3层，TiO2膜层，厚度为39.9nm；第4层，SiO2膜层，厚度为67.7nm；第5层，TiO2膜层，厚度为36.6nm；第6层，SiO2膜层，厚度为78.1nm；第7层，TiO2膜层，厚度为49.5nm；第8层，SiO2膜层，厚度为102.1nm；第9层，TiO2膜层，厚度为59.0nm；第10层，SiO2膜层，厚度为115.6nm，第11层，TiO2膜层，厚度为86.6nm；第12层，SiO2膜层，厚度为198.8nm；第13层，TiO2膜层，厚度为80.3nm；第14层，SiO2膜层，厚度为156.1nm。
优选地，所述光学玻璃基底的折射率为1.49-1.56。
优选地，所述光学玻璃基底采用K9或D263T或B270或BK7。
较之消偏振分光棱镜而言，本发明具有以下优点：
结构简单，只用光学玻璃平片镀常规的介质膜即可实现消偏振分光效果，无需进行棱镜三面加工、无需胶合固化，甚至无需在背面镀增透膜；便于设计层数少、厚度薄、消偏振效果明显的分光膜，同时容易制备生产成本低、稳定性优良、使用寿命较长的分光膜。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步说明：
图1是本发明消偏振分光片的结构示意图；
图2是本发明实施例1提供的消偏振分光片的透过率特性图；
图3是本发明实施例1提供的消偏振分光片的透过率特性图；
图4是本发明实施例1提供的消偏振分光片的透过率特性图。
图中符号说明：1、光学玻璃基底，2、滤光膜，21、TiO2膜层，22、SiO2膜层，3、空气。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施例对本发明内容进行详细说明：
如图1所示，为本发明提供的一种消偏振分光片，该分光片由光学玻璃基底以及沉积在光学玻璃基底上的分光膜组成，所述分光膜由14层膜层组成，该14层膜层由高折射率介质材料TiO2膜层和低折射率介质材料SiO2膜层多次交替堆叠组成，该14层膜层从内至外依次为：第1层，TiO2膜层，厚度为49.3-50.3nm；第2层，SiO2膜层，厚度为84.2-85.9nm；第3层，TiO2膜层，厚度为39.5-40.3nm；第4层，SiO2膜层，厚度为67.0-68.3nm；第5层，TiO2膜层，厚度为36.2-37.0nm；第6层，SiO2膜层，厚度为77.3-78.9nm；第7层，TiO2膜层，厚度为49.0-50.0nm；第8层，SiO2膜层，厚度为101.1-103.2nm；第9层，TiO2膜层，厚度为58.4-59.5nm；第10层，SiO2膜层，厚度为114.4-116.7nm，第11层，TiO2膜层，厚度为85.8-87.5nm；第12层，SiO2膜层，厚度为196.8-200.8nm；第13层，TiO2膜层，厚度为79.5-81.1nm；第14层，SiO2膜层，厚度为154.6-157.7nm。
本发明的制造工艺包括：在真空镀膜机内，利用真空镀膜技术在光学玻璃基底上依次精确沉积规定厚度要求TiO2材料膜层和SiO2材料膜层，最终形成所述的14层分光膜。
表1：消偏振分光片棱镜与本发明实施例1消偏振分光片的综合对比表
从表1中可以看出：本发明的消偏振分光片制造成本明显低于消偏振分光棱镜，镀膜面数还不到消偏振分光棱镜的一半，加工难度小，加工成本低，膜层零吸收，透反比优于消偏振分光棱镜，而且膜层硬度和牢固度好。
实施例1：
一种消偏振分光片，该分光片由光学玻璃基底以及沉积在光学玻璃基底上的分光膜组成，所述分光膜由14层膜层组成，该14层膜层由高折射率介质材料TiO2膜层和低折射率介质材料SiO2膜层多次交替堆叠组成，所述14层膜层的厚度依次为：第1层，TiO2膜层，厚度为49.8nm；第2层，SiO2膜层，厚度为85.1nm；第3层，TiO2膜层，厚度为39.9nm；第4层，SiO2膜层，厚度为67.7nm；第5层，TiO2膜层，厚度为36.6nm；第6层，SiO2膜层，厚度为78.1nm；第7层，TiO2膜层，厚度为49.5nm；第8层，SiO2膜层，厚度为102.1nm；第9层，TiO2膜层，厚度为59.0nm；第10层，SiO2膜层，厚度为115.6nm，第11层，TiO2膜层，厚度为86.6nm；第12层，SiO2膜层，厚度为198.8nm；第13层，TiO2膜层，厚度为80.3nm；第14层，SiO2膜层，厚度为156.1nm。
优选地，所述光学玻璃基底的折射率为1.49-1.56，例如可采用K9或D263T或B270或BK7。
如图2所示，为实施例1的消偏振分光片的透过率特性图，从图中可以看出，实施例1提供的分光片高效地把波段为530-570nm的自然光分成两束光，同时保证S分量和P分量的能量均等。
实施例2：
一种消偏振分光片，该分光片由光学玻璃基底以及沉积在光学玻璃基底上的分光膜组成，所述分光膜由14层膜层组成，该14层膜层由高折射率介质材料TiO2膜层和低折射率介质材料SiO2膜层多次交替堆叠组成，所述14层膜层的厚度依次为：第1层，TiO2膜层，厚度为49.3nm；第2层，SiO2膜层，厚度为84.2nm；第3层，TiO2膜层，厚度为39.5nm；第4层，SiO2膜层，厚度为67.0nm；第5层，TiO2膜层，厚度为36.2nm；第6层，SiO2膜层，厚度为77.3nm；第7层，TiO2膜层，厚度为49.0nm；第8层，SiO2膜层，厚度为101.1nm；第9层，TiO2膜层，厚度为58.4nm；第10层，SiO2膜层，厚度为114.4nm，第11层，TiO2膜层，厚度为85.8nm；第12层，SiO2膜层，厚度为196.8nm；第13层，TiO2膜层，厚度为79.5nm；第14层，SiO2膜层，厚度为154.6nm。
优选地，所述光学玻璃基底的折射率为1.49-1.56，例如可采用K9或D263T或B270或BK7。
如图3所示，为实施例2的消偏振分光片的透过率特性图，从图中可以看出，实施例1提供的分光片高效地把波段为530-570nm的自然光分成两束光，同时保证S分量和P分量的能量均等。
实施例3：
一种消偏振分光片，该分光片由光学玻璃基底以及沉积在光学玻璃基底上的分光膜组成，所述分光膜由14层膜层组成，该14层膜层由高折射率介质材料TiO2膜层和低折射率介质材料SiO2膜层多次交替堆叠组成，所述14层膜层的厚度依次为：第1层，TiO2膜层，厚度为50.3nm；第2层，SiO2膜层，厚度为85.9nm；第3层，TiO2膜层，厚度为40.3nm；第4层，SiO2膜层，厚度为68.3nm；第5层，TiO2膜层，厚度为37.0nm；第6层，SiO2膜层，厚度为78.9nm；第7层，TiO2膜层，厚度为50.0nm；第8层，SiO2膜层，厚度为103.2nm；第9层，TiO2膜层，厚度为59.5nm；第10层，SiO2膜层，厚度为116.7nm，第11层，TiO2膜层，厚度为87.5nm；第12层，SiO2膜层，厚度为200.08nm；第13层，TiO2膜层，厚度为81.1nm；第14层，SiO2膜层，厚度为157.7nm。
优选地，所述光学玻璃基底的折射率为1.49-1.56，例如光学玻璃基板K9或D263T或B270或BK7。
如图4所示，为实施例3的消偏振分光片的透过率特性图，从图中可以看出，实施例1提供的分光片高效地把波段为530-570nm的自然光分成两束光，同时保证S分量和P分量的能量均等。
上述具体实施方式只是对本发明的技术方案进行详细解释，本发明并不只仅仅局限于上述实施例，凡是依据本发明原理的任何改进或替换，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种消偏振分光片，其特征在于：该分光片由光学玻璃基底以及沉积在光学玻璃基底上的分光膜组成，所述分光膜由14层膜层组成，该14层膜层由高折射率介质材料TiO2膜层和低折射率介质材料SiO2膜层多次交替堆叠组成，该14层膜层从内至外依次为：第1层，TiO2膜层，厚度为49.3-50.3nm；第2层，SiO2膜层，厚度为84.2-85.9nm；第3层，TiO2膜层，厚度为39.5-40.3nm；第4层，SiO2膜层，厚度为67.0-68.3nm；第5层，TiO2膜层，厚度为36.2-37.0nm；第6层，SiO2膜层，厚度为77.3-78.9nm；第7层，TiO2膜层，厚度为49.0-50.0nm；第8层，SiO2膜层，厚度为101.1-103.2nm；第9层，TiO2膜层，厚度为58.4-59.5nm；第10层，SiO2膜层，厚度为114.4-116.7nm，第11层，TiO2膜层，厚度为85.8-87.5nm；第12层，SiO2膜层，厚度为196.8-200.8nm；第13层，TiO2膜层，厚度为79.5-81.1nm；第14层，SiO2膜层，厚度为154.6-157.7nm。
2.根据权利要求1所述的消偏振分光片，其特征在于：所述14层膜层的厚度依次为：第1层，TiO2膜层，厚度为49.8nm；第2层，SiO2膜层，厚度为85.1nm；第3层，TiO2膜层，厚度为39.9nm；第4层，SiO2膜层，厚度为67.7nm；第5层，TiO2膜层，厚度为36.6nm；第6层，SiO2膜层，厚度为78.1nm；第7层，TiO2膜层，厚度为49.5nm；第8层，SiO2膜层，厚度为102.1nm；第9层，TiO2膜层，厚度为59.0nm；第10层，SiO2膜层，厚度为115.6nm，第11层，TiO2膜层，厚度为86.6nm；第12层，SiO2膜层，厚度为198.8nm；第13层，TiO2膜层，厚度为80.3nm；第14层，SiO2膜层，厚度为156.1nm。
3.根据权利要求1或2所述的消偏振分光片，其特征在于：所述光学玻璃基底的折射率为1.49-1.56。
4.根据权利要求1或2所述的消偏振分光片，其特征在于：所述光学玻璃基底采用K9或D263T或B270或BK7。
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