CN106443862B - 可见宽光谱消偏振分光片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及可见宽光谱消偏振分光片，该分光片由光学玻璃基底以及分光膜组成，分光膜由10层膜层组成，该10层膜层从内至外依次为：第1层，介质材料Al2O3膜层；第2层，金属材料Ag膜层；第3层，介质材料TiO2膜层；第4层，介质材料SiO2膜层；第5层，介质材料TiO2膜层；第6层，介质材料Al2O3膜层；第7层，介质材料MgF2膜层；第8层，介质材料TiO2膜层；第9层，介质材料Al2O3膜层；第10层，介质材料MgF2膜层。该分光片不仅有效降低加工难度，减少加工成本，便于设计生产，而且膜层硬度和牢固度好，其工作波段为450‑650nm，透反比为45：45，S分量和P分量的差值小于±5％。

Description

可见宽光谱消偏振分光片
技术领域
本发明涉及一种分光片，特别涉及一种可见宽光谱消偏振分光片。
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、最终成品率低、加工成本高。
发明内容
本发明的目的在于克服以上缺点，提供一种可见宽光谱消偏振分光片，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，而且膜层硬度和牢固度好，其工作波段为450-650nm，透反比为45：45，S分量和P分量的差值小于±5％。
本发明是这样实现的：一种可见宽光谱消偏振分光片，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10层膜层组成，该10层膜层从内至外依次为：第1层，介质材料Al2O3膜层，厚度为4.99-5.1nm；第2层，金属材料Ag膜层，厚度为25.3-25.8nm；第3层，介质材料TiO2膜层，厚度为32.5-33.2nm；第4层，介质材料SiO2膜层，厚度为138.7-141.5nm；第5层，介质材料TiO2膜层，厚度为25.0-25.5nm；第6层，介质材料Al2O3膜层，厚度为109.4-111.6nm；第7层，介质材料MgF2膜层，厚度为129.4-132.0nm；第8层，介质材料TiO2膜层，厚度为13.3-13.6nm；第9层，介质材料Al2O3膜层，厚度为50.9-52.0nm；第10层，介质材料MgF2膜层，厚度为104.0-106.2nm。
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的金属材料Ag膜层，介质材料TiO2膜层、Al2O3膜层、SiO2膜层和MgF2膜层，最终形成所述的10层分光膜层。
优选地，所述10层膜层的厚度依次为：第1层，介质材料Al2O3膜层，厚度为5.0nm；第2层，金属材料Ag膜层，厚度为25.6nm；第3层，介质材料TiO2膜层，厚度为32.9nm；第4层，介质材料SiO2膜层，厚度为140.1nm；第5层，介质材料TiO2膜层，厚度为25.2nm；第6层，介质材料Al2O3膜层，厚度为110.5nm；第7层，介质材料MgF2膜层，厚度为130.7nm；第8层，介质材料TiO2膜层，厚度为13.4nm；第9层，介质材料Al2O3膜层，厚度为51.4nm；第10层，介质材料MgF2膜层，厚度为105.1nm。
优选地，所述光学玻璃基底的折射率为1.49-1.52。
优选地，所述光学玻璃基板采用K9或D263T或B270或BK7。
较之现有技术而言，本发明具有以下优点：
(1)相比消偏振分光棱镜而言，只用光学玻璃平片镀分光膜即可实现可见光宽光谱消偏振分光效果，其物理结构和光学结构简单，首先光学玻璃平片的基底容易获得或加工，其次无需进行棱镜材料配对选型、无需进行棱镜三面抛光加工、无需棱镜胶合固化，加工流程明显缩短、加工难度大大降低、加工成本显著降低；
(2)本发明提供的可见宽光谱消偏振分光片，相比只镀介质膜的消偏振分光片而言，使用金属材料膜层加多种介质材料膜层组合，能制备工作波段更宽的消偏振分光膜，其工作波段能覆盖450-650nm的可见宽光谱，而且其层数少，膜厚薄，总层数仅10层，而相对波段全介质消偏振分光片(其膜层超过60层)而言，大大降低了镀膜成本。
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是本发明可见宽光谱消偏振分光片的结构示意图；
图2是本发明实施例1提供的可见宽光谱消偏振分光片的透过率特性图；
图3是本发明实施例2提供的可见宽光谱消偏振分光片的透过率特性图；
图4是本发明实施例3提供的可见宽光谱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、分光膜层，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可见宽光谱消偏振分光片，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10层膜层组成，该10层膜层从内至外依次为：第1层，介质材料Al2O3膜层，厚度为4.99-5.1nm；第2层，金属材料Ag膜层，厚度为25.3-25.8nm；第3层，介质材料TiO2膜层，厚度为32.5-33.2nm；第4层，介质材料SiO2膜层，厚度为138.7-141.5nm；第5层，介质材料TiO2膜层，厚度为25.0-25.5nm；第6层，介质材料Al2O3膜层，厚度为109.4-111.6nm；第7层，介质材料MgF2膜层，厚度为129.4-132.0nm；第8层，介质材料TiO2膜层，厚度为13.3-13.6nm；第9层，介质材料Al2O3膜层，厚度为50.9-52.0nm；第10层，介质材料MgF2膜层，厚度为104.0-106.2nm。
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的金属材料Ag膜层，介质材料TiO2膜层、Al2O3膜层、SiO2膜层和MgF2膜层，最终形成所述的10层分光膜层。
表1：消偏振分光片棱镜与本发明可见宽光谱消偏振分光片的综合对比表
从表1中可以看出：本发明的可见宽光谱消偏振分光片(金属介质型)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，且膜层硬度和牢固度好；本发明可见宽光谱消偏振分光片采用金属加介质膜的结构，同比全介质型消偏振分光片而言，其镀膜成本明显降低。
实施例1：
一种可见宽光谱消偏振分光片，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10层膜层组成，所述10层膜层的厚度依次为：第1层，介质材料Al2O3膜层，厚度为4.99nm；第2层，金属材料Ag膜层，厚度为25.6nm；第3层，介质材料TiO2膜层，厚度为32.9nm；第4层，介质材料SiO2膜层，厚度为140.1nm；第5层，介质材料TiO2膜层，厚度为25.2nm；第6层，介质材料Al2O3膜层，厚度为110.5nm；第7层，介质材料MgF2膜层，厚度为130.7nm；第8层，介质材料TiO2膜层，厚度为13.4nm；第9层，介质材料Al2O3膜层，厚度为51.4nm；第10层，介质材料MgF2膜层，厚度为105.1nm。
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的可见宽光谱消偏振分光片的透过率特性图，从图中可以看出，本发明提供的分光片高效地把可见光(450-650nm)分成两束能量均等且保证S分量和P分量能量均等的透射光和反射光。
实施例2：
一种可见宽光谱消偏振分光片，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10层膜层组成，所述10层膜层的厚度依次为：第1层，介质材料Al2O3膜层，厚度为5.0nm；第2层，金属材料Ag膜层，厚度为25.3nm；第3层，介质材料TiO2膜层，厚度为32.5nm；第4层，介质材料SiO2膜层，厚度为138.7nm；第5层，介质材料TiO2膜层，厚度为25.0nm；第6层，介质材料Al2O3膜层，厚度为109.4nm；第7层，介质材料MgF2膜层，厚度为129.4nm；第8层，介质材料TiO2膜层，厚度为13.3nm；第9层，介质材料Al2O3膜层，厚度为50.9nm；第10层，介质材料MgF2膜层，厚度为104.0nm。
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的可见宽光谱消偏振分光片的透过率特性图，从图中可以看出，本发明提供的分光片高效地把可见光(450-650nm)分成两束能量均等且保证S分量和P分量能量均等的透射光和反射光。
实施例3：
一种可见宽光谱消偏振分光片，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10层膜层组成，所述10层膜层的厚度依次为：第1层，介质材料Al2O3膜层，厚度为5.1nm；第2层，金属材料Ag膜层，厚度为25.8nm；第3层，介质材料TiO2膜层，厚度为33.2nm；第4层，介质材料SiO2膜层，厚度为141.5nm；第5层，介质材料TiO2膜层，厚度为25.5nm；第6层，介质材料Al2O3膜层，厚度为111.6nm；第7层，介质材料MgF2膜层，厚度为132.0nm；第8层，介质材料TiO2膜层，厚度为13.6nm；第9层，介质材料Al2O3膜层，厚度为52.0nm；第10层，介质材料MgF2膜层，厚度为106.2nm。
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的可见宽光谱消偏振分光片的透过率特性图，从图中可以看出，本发明提供的分光片高效地把可见光(450-650nm)分成两束能量均等且保证S分量和P分量能量均等的透射光和反射光。
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)

1.一种可见宽光谱消偏振分光片，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10层膜层组成，该10层膜层从内至外依次为：第1层，介质材料Al2O3膜层，厚度为4.99-5.1nm；第2层，金属材料Ag膜层，厚度为25.3-25.8nm；第3层，介质材料TiO2膜层，厚度为32.5-33.2nm；第4层，介质材料SiO2膜层，厚度为138.7-141.5nm；第5层，介质材料TiO2膜层，厚度为25.0-25.5nm；第6层，介质材料Al2O3膜层，厚度为109.4-111.6nm；第7层，介质材料MgF2膜层，厚度为129.4-132.0nm；第8层，介质材料TiO2膜层，厚度为13.3-13.6nm；第9层，介质材料Al2O3膜层，厚度为50.9-52.0nm；第10层，介质材料MgF2膜层，厚度为104.0-106.2nm。
2.根据权利要求1所述的可见宽光谱消偏振分光片，其特征在于：所述10层膜层的厚度依次为：第1层，介质材料Al2O3膜层，厚度为5.0nm；第2层，金属材料Ag膜层，厚度为25.6nm；第3层，介质材料TiO2膜层，厚度为32.9nm；第4层，介质材料SiO2膜层，厚度为140.1nm；第5层，介质材料TiO2膜层，厚度为25.2nm；第6层，介质材料Al2O3膜层，厚度为110.5nm；第7层，介质材料MgF2膜层，厚度为130.7nm；第8层，介质材料TiO2膜层，厚度为13.4nm；第9层，介质材料Al2O3膜层，厚度为51.4nm；第10层，介质材料MgF2膜层，厚度为105.1nm。
3.根据权利要求1或2所述的可见宽光谱消偏振分光片，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所述的可见宽光谱消偏振分光片，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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