CN106507977B - 一种低损耗反射镜 - Google Patents

Abstract

一种低损耗反射镜，其包括一反射镜基底(1)，所述反射镜基底(1)上设置有高低折射率层相互交叠设置的规整四分之一工作波长高反射膜系(4)。其中，高折射率层(2)为奇数层，低折射率层(3)为偶数层，且高折射率层(2)比低折射率层(3)多一层。所述高反射膜系(4)最外侧的高折射率层(2)上设有虚设层(5)，所述虚设层(5)厚度为二分之一工作波长。本发明低损耗反射镜通过虚设层(5)设计，提高了反射镜的烘烤温度临界点，改善反射膜层内的色散特性。而且虚设层(5)降低进入高反射膜系(4)的光强强度，提高反射镜抗激光损伤阈值，能较好的保护反射镜高反射膜系(4)，提高了反射镜的稳定性和使用寿命。

Description

一种低损耗反射镜

技术领域

本发明涉及一种低损耗反射镜，特别是关于一种具有高反射膜系的低损耗反射镜。

背景技术

低损耗反射镜是一种重要的光学器件，特别在光学精密测量领域内，低损耗高反射性能的反射镜是实现高精度光学测量的一个基本条件。

比如在环形激光陀螺中，通过若干反射镜的控制可以将激光约束在腔内以形成环形激光。该过程要求激光陀螺中的反射镜对激光的损耗降到最低，尽量减少反射镜自身对环形激光的影响。为此，需要研制低损耗高反射性能的反射镜。

现有技术的一种低损耗反射镜是通过在反射镜基低上设置若干层高低折射率材料相错的规整四分之一高反射膜系来实现其低损耗高反射性能。其中，高反射膜系的最外层为高折射率材料，所述高折射率材料一般为二氧化钛。

由于低损耗反射镜常用于对激光的反射，而激光陀螺工作环境比较恶劣，其反射镜长期受到激光照射以及谐振腔内氦氖等离子体的放电冲击，因此提高反射镜自身的稳定性就显得十分的重要。同时激光功率大，反射镜上光强较强，在激光高功率照射下，反射镜的高反射膜容易损伤，其抗激光阈值较低，因此影响了反射镜性能的稳定性和工作寿命。而且在反射镜高反射膜制造中，难以避免在反射膜内会存在微小缺陷，如空气孔等，该类空气孔容易造成激光在反射镜内的散射，从而产生激光损耗，降低反射镜性能。为此通常需要烘烤反射镜，然而反射镜的高反射膜由于抗激光阈值低，烘烤温度较低，因此反射镜内色散损耗较为严重。

发明内容

为了解决现有技术低损耗反射镜抗激光阈值低、色散损耗大、易受损的问题，本发明提供了一种抗激光阈值高、色散损耗小、不易受损的低损耗反射镜。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种低损耗反射镜，其包括一反射镜基底1，所述反射镜基底1上设置有高低折射率层3相互交叠设置的四分之一工作波长高反射膜系4。其中，高折射率层2为奇数层，低折射率层3为偶数层，且高折射率层2比低折射率层3多一层。而且所述高反射膜系4最外侧的高折射率层2上设有虚设层5，所述虚设层5厚度为二分之一工作波长，所述虚设层5为低折射率的二氧化硅层或三氧化二铝层。

所述高反射膜系4的高折射率层2是折射率范围为2.32～2.40的二氧化钛层或折射率范围为2.08～2.15的五氧化二钽层。

所述高反射膜系4的低折射率层3是折射率范围为1.460～1.485的二氧化硅层。

所述高反射膜系4中的二氧化钛层厚度小于二氧化硅层的厚度。

所述高反射膜系4中的二氧化钛层数目范围为14层至17层。

所述高反射膜系4中的二氧化钛层数目为14层。

所述高反射膜中的二氧化钛层折射率为2.36，低折射率材料二氧化硅折射率为1.472。

有别于现有技术，本发明低损耗反射镜通过在反射镜高反射膜外侧增设一低折射率且厚度为二分之一工作波长的具有较强高温稳定性的虚设层，使得虚设层在不影响反射镜高反射膜位相的同时能降低反射镜高反射膜的入射光强，提高反射镜抗激光阈值。而且提高了低损耗反射镜的烘烤温度点，从而有力于进一步消减高反射膜系内的缺陷，改善反射镜的色散性能。另外，虚设层一般为二氧化硅或三氧化二铝，其抗氧化性强，环境稳定性好，对反射镜的高反射膜起保护作用，从而避免反射镜受损，提高反射镜的工作稳定性和使用寿命。

附图说明

图1是本发明低损耗反射镜一较佳实施方式的结构示意图；

其中，1-基底，2-高折射率层，3-低折射率层，4-高反射膜系，5-虚设层。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步的说明：

请参阅图1，其是本发明低损耗反射镜一较佳实施方式的结构示意图。本实施方式中，所述低损耗反射镜包括一微晶玻璃基底1，所述反射镜微晶玻璃基底1上设置有高低折射率层交错设置的规整四分之一工作波长高反射膜系4。其中，第一层为高折射率层2的二氧化钛层，第二层为低折射率层3的二氧化硅层，第三层为二氧化钛层，第四层为二氧化硅层，如此交错排列共27层，其中，第27层为高折射率层2的二氧化钛层。本实施方式中，所述高反射膜中的二氧化钛层折射率为2.36，低折射率材料二氧化硅折射率为1.472，由于高反射膜中的二氧化钛层和二氧化硅层厚度为四分之一工作波长，因此所述高反射膜系4中的二氧化钛层厚度小于二氧化硅层的厚度。

所述高反射膜系4最外侧的高折射率层2上设有一虚设层5，所述虚设层5厚度为二分之一工作波长，因此激光经过虚设层5时，位相变化为2π，不改变反射镜高反射膜系4内的相位。本实施方式中，所述虚设层5为低折射率材料的二氧化硅层，其厚度是高反射膜中低折射率层3的2倍。增设虚设层5后，改变了反射镜一些物理特性，比如由于二氧化硅层高温特性好，能承受较高的温度，因此可以提高反射镜的烘烤温度临界点。为此可以在更高的温度内烘烤反射镜，从而减小反射镜膜系的吸收系数，降低反射镜的损耗，而且可以增强反射膜系内分子运动活性，减少膜内的空气孔缺陷，改善反射镜的色散性能，提高反射镜质量。同时，从材料分析角度来看，虚设层5的二氧化硅比高反射膜系4最外层的高折射率材料具有更高的抗激光损伤阈值，可以承受较高的激光光强，且相对来说降低进入高反射膜系4的光强，从而提高了反射镜的抗激光阈值。而且由于虚设层5环境稳定性好，对反射镜的高反射膜系4具有保护作用，避免其受到外界因素的损伤，提高了其性能的稳定性和工作寿命。

本实施方式中，当入射的激光波长为632.8nm，当激光入射至反射镜时，首先经过虚设层5反射，然后穿透虚设层5部分的光束再经过27层高反射膜系4的层层反射，可以得到损耗极低，反射率接近100％的反射光。同时，通过虚设层5的设计，进一步降低损耗的同时，改善反射镜的色散特性和提高其抗激光阈值，并使得反射镜避免受到外界损害，从而具有较佳的工作稳定性和使用寿命。

本实施方式中所述高反射膜系4内交错排列的二氧化钛层数目不限于14层，其数目可在14层与17层之间作调整。而且所述虚设层5不限于二氧化硅，也可为三氧化二铝。所述反射镜中高折射率材料也不限于二氧化钛，也可为折射率在2.08～2.15之间的五氧化二钽层，同时二氧化钛折射率也不限于2.36，可在2.32～2.40作调整。所述反射镜高反射膜系4的低折射材料折射率也不限于1.472，可在1.460～1.485内作调整。

综上所述本发明低损耗反射镜通过在反射镜高反射膜外侧增设一低折射率且厚度为二分之一工作波长的具有较强高温稳定性的虚设层，使得虚设层在不影响反射镜高反射膜系位相的同时能降低反射镜高反射膜的入射光强，提高反射镜抗激光阈值。而且提高了低损耗反射镜的烘烤温度点，从而有利于进一步消减高反射膜系内的缺陷，改善反射镜色散性能。另外，虚设层一般为二氧化硅或三氧化二铝，其抗氧化性强，环境稳定性好，对反射镜的高反射膜起保护作用，从而避免反射镜受损，提高反射镜的工作稳定性和使用寿命。

Claims (6)

1.一种低损耗反射镜，其包括一反射镜基底(1)，所述反射镜基底(1)上设置有高低折射率层相互交叠设置的四分之一工作波长高反射膜系(4)，其中，高折射率层(2)为奇数层，低折射率层(3)为偶数层，且高折射率层(2)比低折射率层(3)多一层，其特征在于：所述高反射膜系(4)最外侧的高折射率层(2)上设有虚设层(5)，所述虚设层(5)厚度为二分之一工作波长，所述虚设层(5)为低折射率的三氧化二铝层。

2.根据权利要求1所述的低损耗反射镜，其特征在于：所述高反射膜系(4)的高折射率层(2)是折射率范围为2.32～2.40的二氧化钛层或折射率范围为2.08～2.15的五氧化二钽层。

3.根据权利要求2所述的低损耗反射镜，其特征在于：所述高反射膜系(4)的低折射率层(3)是折射率范围为1.460～1.485的二氧化硅层。

4.根据权利要求3所述的低损耗反射镜，其特征在于：所述高反射膜系(4)中的二氧化钛层厚度小于二氧化硅层的厚度。

5.根据权利要求4所述的低损耗反射镜，其特征在于：所述高反射膜系(4)中的二氧化钛层数目范围为14层至17层。

6.根据权利要求5所述的低损耗反射镜，其特征在于：所述高反射膜系(4)中的二氧化钛层数目为14层。