CN107329196A - 一种新型激光振镜镜片、激光振镜以及镀膜方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及激光振镜技术领域，尤其是涉及一种新型激光振镜镜片、激光振镜以及镀膜方法。该新型激光振镜镜片包括：自下而上依次设置的基底膜层、中间膜层和高反膜层；所述中间膜层包括：自下而上依次设置的第一连接膜层、Al膜和第二连接膜层。该新型激光振镜镜片可以满足400‑700nm任意波段指示光需求，使镜片更具有通用性；实现最少满足两个成倍频关系的激光波长，能同时满足532nm和1064nm两个波段99.8％以上的高反射要求；具有优良的导热性，大幅提升镜片单位面积的激光反射功率，大幅减轻激光振镜反射镜片的重量，从而提高振镜的响应速度。
Description
技术领域
本发明涉及激光振镜技术领域，尤其是涉及一种新型激光振镜镜片、激光振镜以及镀膜方法。
背景技术
目前，振镜镜片是扫描振镜在对激光的扫描控制应用过程中，通过X和Y反射镜片的摆动，将激光在工作平面内实现高速精确定位。传统激光振镜镜片满足工作波长的高反射(反射率大于99.4％)，指定指示光反射(反射率大于80％)，其缺点主要为几点：工作波长只有一种；指示光波长受限制，不具备通用性；振镜片导热性较差，主要基片材质为BK7(光学玻璃)；振镜片重量较重，主要由于基片材质BK7的密度造成。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型激光振镜镜片、激光振镜以及镀膜方法，以解决现有技术中存在的工作波长只有一种、指示光波长受限制，不具备通用性的技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种新型激光振镜镜片，其包括：自下而上依次设置的基底膜层、中间膜层和高反膜层；所述中间膜层包括：自下而上依次设置的第一连接膜层、Al膜和第二连接膜层。
作为一种进一步的技术方案，所述第一连接膜层包括但不限于：Al2O3膜。
作为一种进一步的技术方案，所述第二连接膜层包括但不限于：Al2O3膜。
作为一种进一步的技术方案，所述基底膜层包括但不限于：Si基片。
作为一种进一步的技术方案，所述高反膜层包括：自下而上交替设置的L型膜、H型膜，其中，所述L型膜采用低折射率材料制成，所述H型膜采用高折射率材料制成。
作为一种进一步的技术方案，所述L型膜采用的低折射率材料包括但不限于：SiO2。
作为一种进一步的技术方案，所述H型膜采用的高折射率材料包括但不限于：HfO2。
第二方面，本发明还提供一种激光振镜，其包括所述的新型激光振镜镜片。该新型激光振镜镜片包括：自下而上依次设置的基底膜层、中间膜层和高反膜层；所述中间膜层包括：自下而上依次设置的第一连接膜层、Al膜和第二连接膜层。
第三方面，本发明还提供一种用于制作所述新型激光振镜镜片的镀膜方法，其包括：
采用真空蒸发镀膜技术，在基底膜层采用电子束蒸发的方式沉积第一连接膜层，在第一连接膜层上采用电阻加热蒸发的方式沉积Al膜，在Al膜上采用电子束蒸发的方式沉积第二连接膜层，在第二连接膜层上采用电子束蒸发的方式沉积高反膜层。
作为一种进一步的技术方案，该镀膜方法还包括：采用真空蒸发镀膜技术，并在镀膜过程中全程使用离子源进行沉积辅助。
采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
1)、该新型激光振镜镜片可以满足400-700nm任意波段指示光需求，使镜片更具有通用性；
2)、该新型激光振镜镜片可以实现最少满足两个成倍频关系的激光波长，除了635nm红光指示反射以外，能同时满足532nm和1064nm两个波段99.8％以上的高反射要求；
3)、该新型激光振镜镜片进一步采用Si基片作为基底膜层，具有优良的导热性，可以在同样规格的镜片基础上，大幅提升镜片单位面积的激光反射功率，承受更大功率的激光器；
4)、该新型激光振镜镜片进一步采用Si基片作为基底膜层，相比常规的BK7和石英镜片而言，可以大幅减轻激光振镜反射镜片的重量，从而提高振镜的响应速度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的新型激光振镜镜片的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的镀膜工艺的流程图。
附图标记：
1-基底膜层；2-第一连接膜层；3-Al膜；
4-第二连接膜层；5-高反膜层。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
实施例一
结合图1所示，本实施例提供一种新型激光振镜镜片，其包括：自下而上依次设置的基底膜层1、中间膜层和高反膜层5；所述中间膜层包括：自下而上依次设置的第一连接膜层2、Al膜3和第二连接膜层4。由于中间膜层的设计，相对于传统工艺，可以满足400-700nm任意波段指示光需求，使镜片更具有通用性。而且，高反膜层5的设计同时满足倍频波长的高反射(反射率99.5％以上)需求。
本实施例中，第一连接膜层2、第二连接膜层4作为连接层，其目的是Al膜3与相邻膜层之间的结合力度。因此，作为一种进一步的技术方案，所述第一连接膜层2包括但不限于：Al2O3膜。所述第二连接膜层4包括但不限于：Al2O3膜。值得说明的是，Al2O3膜是一种比较的好的实施方式，其他材质的连接层(例如：金属氧化物)同样适用于本实施例。
本实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述基底膜层1包括但不限于：Si基片。Si基片具有优良的导热性，可以在同样规格的镜片基础上，大幅提升镜片单位面积的激光反射功率，承受更大功率的激光器；相比常规的BK7和石英镜片而言，可以大幅减轻激光振镜反射镜片的重量，从而提高振镜的响应速度。
当然，对于所述基底膜层1而言，也可以采用BK7、石英等材质。这些材质具有不同的热膨胀性质和导热性。在这三种材料中，众所周知Si材料具有良好的导热性，而根据BK7和石英的基本元素组成不难发现，其原子质量远大于Si，所以Si的重量是这三种常用材料中最轻的。
本实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述高反膜层5包括：自下而上交替设置的L型膜、H型膜，其中，所述L型膜采用低折射率材料制成，所述H型膜采用高折射率材料制成。
其中，所述H型膜采用的高折射率材料包括但不限于：HfO2。所述L型膜采用的低折射率材料包括但不限于：SiO2。本实施例将抗激光性能最好的HfO2作为高折射率材料，同时，与SiO2配合使用，SiO2具有较好的机械性能和抗激光特性，使得振镜镜片具有较好的抗激光损伤阈值。
为了更清楚的描述，以一种具体的膜系进行举例说明：
本实施例中激光振镜膜系设计如下：Si/Al2O3 Al Al2O3(2SiO2 HfO2)^20/Air，其设计波长λ＝750nm。传统激光振镜膜系设计如下：BK7/(0.6*Ta2O5 0.6*SiO2)^7(Ta2O5SiO2)^20/Air设计波长λ＝1175nm。相对于传统工艺，本实施例增加了能提高整体可见光波段(400nm-700nm)反射的镀膜部分：Al2O3 Al Al2O3，而传统工艺只有(0.6*Ta2O5 0.6*SiO2)^7作为650nm的反射指示光。另外，传统工艺只可以针对1064nm进行反射的工作波长段(Ta2O5 SiO2)^20，新型工艺增加了(2SiO2 HfO2)^20倍频设计，能同时满足倍频波长的高反射(反射率99.5％以上)。
当然，选择HfO2作为高折射率材料仅仅是其中一种优选的实施方式，也可以选择使用ZrO2、Ta2O5、Ti3O5之中的任意一种。
综上，本发明具有如下有益效果：
1)、该新型激光振镜镜片可以满足400-700nm任意波段指示光需求，使镜片更具有通用性；
2)、该新型激光振镜镜片可以实现最少满足两个成倍频关系的激光波长，除了635nm红光指示反射以外，能同时满足532nm和1064nm两个波段99.8％以上的高反射要求；
3)、该新型激光振镜镜片进一步采用Si基片作为基底膜层1，具有优良的导热性，可以在同样规格的镜片基础上，大幅提升镜片单位面积的激光反射功率，承受更大功率的激光器；
4)、该新型激光振镜镜片进一步采用Si基片作为基底膜层1，相比常规的BK7和石英镜片而言，可以大幅减轻激光振镜反射镜片的重量，从而提高振镜的响应速度。
实施例二
本实施例二还提供一种激光振镜，其包括实施例一中所述的新型激光振镜镜片。其中，所述新型激光振镜镜片的数量为两个，其中一个应用于振镜X，另一个应用于振镜Y。其中，振镜Y轴薄膜设计时角度变化为25°到52.5°，X轴薄膜设计时角度变化为32.5°到57.5°。
具体而言，结合图1所示，新型激光振镜镜片包括：自下而上依次设置的基底膜层1、中间膜层和高反膜层5；所述中间膜层包括：自下而上依次设置的第一连接膜层2、Al膜3和第二连接膜层4。由于中间膜层的设计，相对于传统工艺，可以满足400-700nm任意波段指示光需求，使镜片更具有通用性。而且，高反膜层5的设计同时满足倍频波长的高反射(反射率99.5％以上)需求。
至于其他特征已在上述实施例一种详细描述，本实施例二所公开的技术方案包括实施例一中所公开的技术方案，实施例一所保护的内容也属于本实施例二的保护内容，相同的部分不再重复赘述。同理，本实施例二所公开的技术方案具有与实施例一相同的有益效果：
1)、该新型激光振镜镜片可以满足400-700nm任意波段指示光需求，使镜片更具有通用性；
2)、该新型激光振镜镜片可以实现最少满足两个成倍频关系的激光波长，除了635nm红光指示反射以外，能同时满足532nm和1064nm两个波段99.8％以上的高反射要求；
3)、该新型激光振镜镜片进一步采用Si基片作为基底膜层1，具有优良的导热性，可以在同样规格的镜片基础上，大幅提升镜片单位面积的激光反射功率，承受更大功率的激光器；
4)、该新型激光振镜镜片进一步采用Si基片作为基底膜层1，相比常规的BK7和石英镜片而言，可以大幅减轻激光振镜反射镜片的重量，从而提高振镜的响应速度。
实施例三
本实施例三还提供一种用于制作实施例一中所述新型激光振镜镜片的镀膜方法，其包括：
采用真空蒸发镀膜技术(作为一种进一步的技术方案，采用真空蒸发镀膜技术，并在镀膜过程中全程使用离子源进行沉积辅助)，在基底膜层1采用电子束蒸发的方式沉积第一连接膜层2，在第一连接膜层2上采用电阻加热蒸发的方式沉积Al膜3，在Al膜3上采用电子束蒸发的方式沉积第二连接膜层4，在第二连接膜层4上采用电子束蒸发的方式沉积高反膜层5。
对于新型激光振镜镜片的具体结构已在上面实施例一中详细描述，此处不再赘述。
对于本实施例而言，可沿用现有镀膜工艺的相关流程对其进行制作，可参照图2所示。下面，在镀膜过程中针对一些主要步骤进行具体展开描述。
1)、采用真空蒸发镀膜技术，利用离子源沉积辅助技术，在真空度为2.3*10-3pa真空下进行镀膜，由于高折射率材料会在真空中失氧，所以在镀膜过程中针对这一材料进行补充氧的方式确保其在镀膜中的稳定性。在镀膜过程中全程使用离子源进行沉积辅助从而达到光谱致密的膜层。传统工艺中不使用离子源进行沉积辅助，膜层较为粗糙。
2)、在镀制Al膜3前需要在基片上用电子束蒸发的方式沉积厚度为30nm的Al2O3，由于Al2O3与基片结合牢靠并与Al结合牢靠，起到有效的连接作用。传统工艺直接由Ta2O5与基片结合，其结合力度远不如和基片结合牢靠的Al2O3。
3)、镀制Al膜3时需用电阻加热蒸发的方式，以10nm/s的速度有效沉积于基片上，厚度为120nm，并配合离子源沉积辅助技术，使Al膜3有效的沉积于Al2O3薄膜上。Al膜3能在可见光整个波段提供均匀的大于85％的反射率，传统工艺的镀制只能针对单一650nm进行反射。
4)、镀制HfO2膜时需使用电子束蒸发的方式进行，速率按照0.3nm/s，按设计厚度沉积，利用离子源辅助沉积技术使膜层更加致密。HfO2的损伤阈值最高，配合离子源辅助沉积得到的膜层较传统的Ta2O5有明显的优势。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种新型激光振镜镜片，其特征在于，包括：自下而上依次设置的基底膜层、中间膜层和高反膜层；所述中间膜层包括：自下而上依次设置的第一连接膜层、Al膜和第二连接膜层。
2.根据权利要求1所述的新型激光振镜镜片，其特征在于，所述第一连接膜层包括但不限于：Al2O3膜。
3.根据权利要求1所述的新型激光振镜镜片，其特征在于，所述第二连接膜层包括但不限于：Al2O3膜。
4.根据权利要求1所述的新型激光振镜镜片，其特征在于，所述基底膜层包括但不限于：Si基片。
5.根据权利要求1所述的新型激光振镜镜片，其特征在于，所述高反膜层包括：自下而上交替设置的L型膜、H型膜，其中，所述L型膜采用低折射率材料制成，所述H型膜采用高折射率材料制成。
6.根据权利要求5所述的新型激光振镜镜片，其特征在于，所述L型膜采用的低折射率材料包括但不限于：SiO2。
7.根据权利要求5所述的新型激光振镜镜片，其特征在于，所述H型膜采用的高折射率材料包括但不限于：HfO2。
8.一种激光振镜，其特征在于，包括如权利要求1-7中任一项所述的新型激光振镜镜片。
9.一种用于制作如权利要求1-7中任一项所述的新型激光振镜镜片的镀膜方法，其特征在于，包括：
采用真空蒸发镀膜技术，在基底膜层采用电子束蒸发的方式沉积第一连接膜层，在第一连接膜层上采用电阻加热蒸发的方式沉积Al膜，在Al膜上采用电子束蒸发的方式沉积第二连接膜层，在第二连接膜层上采用电子束蒸发的方式沉积高反膜层。
10.根据权利要求9所述的镀膜方法，其特征在于，包括：采用真空蒸发镀膜技术，并在镀膜过程中全程使用离子源进行沉积辅助。
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| CN108161219A (zh) * | 2018-03-07 | 2018-06-15 | 广州新可激光设备有限公司 | 一种用于激光加工设备的新型振镜 |
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| CN110541149A (zh) * | 2019-07-29 | 2019-12-06 | 辽宁中蓝电子科技有限公司 | 一种手机摄像头中树脂镜片非有效径加黑的镀膜方法 |
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