CN109445008A - 一种消偏分光棱镜及其镀膜方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种消偏分光棱镜及其镀膜方法，其中，消偏分光棱镜包括至少两块棱镜基底，两块所述棱镜基底之间镀有消偏分光膜，其中，所述消偏分光膜的一外侧面与相邻一侧的所述棱镜基底之间加镀有表面改性膜层。本发明解决了现有分光棱镜胶合面固化后存在气泡和杂质的问题，从而显著提高分光棱镜镀制胶合工艺的良品率。
Description
技术领域
本发明涉及光学镀膜技术领域，具体涉及一种消偏分光棱镜及其镀膜方法。
背景技术
消偏分光棱镜是指一个立方体棱镜，它在指定的使用波段范围内，对不同偏振态的入射光具有接近相同的分光特性，即对入射光的偏振态不敏感的分光棱镜。这种元件在干涉仪、医疗仪器和经纬仪等领域有广泛的应用。
如图1和图2所示，消偏分光棱镜由两个半立方体组成，其中，在一个半立方体1a的斜面镀有消偏分光膜9a，然后，用与玻璃基底折射率接近相等的透明胶水将两个半立方体1a胶合在一起，用紫外线进行固化后，得到一个完整的消偏分光棱镜。
在镀有消偏分光膜的半立方体与另一半立方体进行胶合时，一般采用NOA61紫外固化胶水，或等同性能的胶水进行粘结。分光棱镜的粘结面要求无气泡和无杂质，但在实际胶合过程中发现，当胶水是湿的时候，胶合面确实无气泡无杂质，但当用紫外线进行永久性固化后，有时会发现气泡或者杂质点。其诱因多是由于胶水中溶入了一部分空气中的水汽或杂质，水汽或杂质在胶水是湿的时候虽没有明显地体现出界面特性，但当胶水固化后就能明显地看出气泡或杂质。有了气泡和杂质，这个消偏分光棱镜就是不良品。
在实际生产中，是利用消偏分光体的玻璃和胶水的膨胀系数不同，通过热风枪对分光棱镜加热，当温度达到200℃左右时，胶合面就与玻璃面分开了。在常规生产的消偏分光膜结构中，最外层材料为ZnS、Al2O3或SiO2。如果ZnS是最外层结构，当两个半立方体分开后，膜层立即就被撕裂了，所以，没有可能性再复原。如果是Al2O3最外层，当两个半立方体分开后，膜层被撕裂有一定的概率，也是失败的多，成功的少。
而如果以SiO2作为最外层，并且膜层的打底层也是SiO2，再通过离子束辅助进行镀膜，则当两个半立方体分开后，膜层保全的成功率几乎是100％。具体做法是，如图3和图4所示，在玻璃基底1a上用离子束辅助电子束蒸发的工艺先镀SiO2打底层4a，然后不用离子辅助镀制Al2O3层5a，ZnS层3a，Ag层2a，ZnS层3a，Al2O3层5a，再用离子束辅助镀制最后的SiO2保护层6a，再用胶水将两个半立方体(玻璃基底1a)通过胶合层7a胶合在一起。
只是发现残留的胶水会粘在消偏分光膜上，由于有金属银的膜层存在，不能将消偏分光膜浸泡在各种有机溶剂中，所以只能通过擦拭纸蘸丙酮进行小心的擦拭，即便这样很小心，在后续处理残胶的过程中也容易使消偏分光膜划伤。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种消偏分光棱镜及其镀膜方法，以避免分光棱镜胶合面固化后存在气泡和杂质。
为实现以上目的，通过以下技术方案实现：
本发明首先提供一种消偏分光棱镜，包括至少两块棱镜基底，两块所述棱镜基底之间镀有消偏分光膜，其中，所述消偏分光膜的一外侧面与相邻一侧的所述棱镜基底之间加镀有表面改性膜层。
优选地，所述消偏分光膜包括具有吸收特性的金属层以及镀于所述金属层表面的介质层，所述介质层与所述棱镜基底之间镀有粘结加强层。
优选地，所述粘结加强层包括打底层以及过渡层，所述过渡层镀于所述介质层的表面，所述打底层镀于所述过渡层的表面以供与所述棱镜基底粘合。
优选地，所述有粘结加强层的表面镀有防水保护层，所述表面改性膜层镀于防水保护层的表面。
优选地，所述打底层为SiO2膜层，所述过渡层为Al2O3膜层，所述防水保护层为SiO2膜层，所述表面改性膜层为ZrO2膜层。
优选地，每块所述棱镜基底为三角棱镜或直角棱镜，所述消偏分光膜镀于两块所述棱镜基底的任意两个接触面之间。
为更好地实现上述目的，本发明还提供一种消偏分光棱镜镀膜方法，包括以下步骤：
提供至少两块棱镜基底，其中，两块所述棱镜基底的任意两个接触面之间镀有消偏分光膜；
于所述消偏分光膜的一侧面与相邻一侧的所述棱镜基底之间加镀表面改性膜层。
优选地，还包括以下步骤：
所述消偏分光膜包括具有吸收特性的金属层以及镀于所述金属层表面的介质层；
于所述棱镜基底与所述介质层之间镀制粘结加强层。
优选地，镀制所述粘结加强层包括以下步骤：
提供打底层以及过渡层，将所述过渡层镀制于所述介质层的表面，将所述打底层镀制于所述过渡层的表面以供与所述棱镜基底粘合。
优选地，还包括以下步骤：
于所述有粘结加强层的表面镀制防水保护层，将所述表面改性膜层镀于所述防水保护层的表面。
优选地，还包括以下步骤：
通过离子辅助镀膜技术，在镀制所述打底层、所述防水保护层时以及所述表面改性膜层时，采用End-Hall离子源进行离子束辅助镀膜。
本发明提供的有益效果包括：
1)通过在消偏分光膜外增加一层表面改性膜层，使两个半立方体在加热分开后，残留的胶水不会粘在消偏分光膜上，而是粘在另一半没有镀消偏分光膜的半立方体的斜面上，从而彻底避免胶合面会产生气泡和杂质的现象；
2)通过在现有的金属层和介质层外加设打底层和过渡层，从而显著提高膜层之间的结合力/附着力；
3)通过在最外层加设保护层从而有效防止水汽进入膜层；
4)通过引入离子辅助镀膜技术，进一步提高膜层与玻璃基底之间的结合力和致密度。
附图说明
图1为现有消偏分光棱镜其切开状态下的立体结构示意图；
图2为对应于图1其胶合后的状态示意图；
图3为对应于图1一种现有镀膜工艺的横截面结构示意图；
图4为对应于图3其胶合后示意图；
图5为本发明消偏分光棱镜胶合前的横截面结构示意图；
图6为对应于图5其胶合后的状态示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细的描述：
如图5和图6所示，本发明首先公开一种消偏分光棱镜，包括至少两块棱镜基底1，两块所述棱镜基底1之间镀有消偏分光膜，所述消偏分光膜包括具有吸收特性的金属层2以及镀于所述金属层2外表面的介质层3，其中，消偏分光膜的右外侧面与右侧半片棱镜基底1之间镀有表面改性膜层8，所述介质层3与左侧的所述棱镜基底1之间镀有粘结加强层。
具体地，所述粘结加强层包括打底层4以及过渡层5，所述过渡层5镀于所述介质层3的外表面，所述打底层4镀于所述过渡层5与所述棱镜基底1之间。所述有粘结加强层的外表面镀有防水保护层6，而表面改性膜层8镀于防水保护层6的外表面。
较为优选地，所述打底层4为SiO2膜层，所述过渡层5为Al2O3膜层。所述防水保护层6为SiO2膜层。金属层2为Ag膜层，介质层3为ZnS膜层。每块所述棱镜基底1为三角棱镜或直角棱镜，所述消偏分光膜镀于两块所述棱镜基底1的任意两个接触面之间。
在具有上述结构特征后，本发明还公开一种消偏分光棱镜镀膜工艺，本发明上述消偏分光棱镜亦可通过该镀膜工艺进行制备，结合图5和图6所示，该消偏分光棱镜镀膜工艺具体包括以下步骤：
a.如图5所示，提供至少两块棱镜基底1，其中，两块所述棱镜基底1的任意两个接触面之间镀有金属层2(Ag膜)以及介质层3(ZnS膜)，这两层是现有技术中消偏分光膜所镀有的层；
b.为提高膜层与玻璃基底1的结合力，引入SiO2膜料作为打底层4，其具体做法是，在玻璃基底1上镀制20～80nm厚的SiO2膜层从而形成所述打底层4，并将其镀于左半片的玻璃基底1；
c.由于SiO2膜料4与ZnS膜层3之间的结合力不好，在SiO2膜层4与ZnS膜层3之间再镀制过渡层5，优选用Al2O3膜层作为所述过渡层5；至此，由步骤b和c，在消偏分光膜的外表面形成粘结加强层；
d.在膜系的最外层表面加镀40～200nm厚度的SiO2膜层来防止水汽进入到膜层，从而形成保护层6，至此，从金属层2到防水保护层6由内至外地形成本申请的消偏分光膜，最后，在保护层6的外表面加镀一层3nm～30nm厚度的ZrO2膜层，进而在本发明消偏分光膜的右外侧面形成表面改性膜层，加入ZrO2膜层后，对原先的消偏分光膜的分光特性造成轻微影响，这时通过膜系优化后使分光特性恢复到最佳状态；
e.在执行步骤b至d时，优选引入离子辅助镀膜技术，在镀制打底层4(SiO2膜)、保护层6以及表面改性膜层8时采用End-Hall离子源进行离子束辅助镀膜，以进一步提高膜层与玻璃基底1之间的结合力和致密度；而在镀制金属层2(Ag膜)、介质层3(ZnS膜)以及过渡层5(Al2O3膜)时则均不使用离子辅助镀膜技术；
f.如图6所示，将右半片玻璃基底1通过胶合层7粘结于最外层表面的SiO2防水保护层6。
待胶合凝固，完成所有镀膜工序，形成立方体的消偏分光棱镜。
采用本发明的镀膜工艺之后，当用热风枪对两个半立方体的胶合面进行加热时，到200℃左右，两个半立方体就分开，发现残胶都粘在了未镀膜的半立方块上，只要将带残胶半立方块浸泡在丙酮中一个小时就很容易清理残胶了。将清理干净的两个半立方体重新胶合就可得到合格的消偏分光棱镜了。这样操作的成功率几乎100％。该工艺使不良的消偏分光棱镜重新恢复为良品，使产线良品率提升，降低了生产成本。
本发明中的实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代，均在本发明的保护范围内。
Claims (11)
1.一种消偏分光棱镜，其特征在于，包括至少两块棱镜基底，两块所述棱镜基底之间镀有消偏分光膜，所述消偏分光膜的一外侧面与相邻一侧的所述棱镜基底之间加镀有表面改性膜层。
2.根据权利要求1所述的消偏分光棱镜，其特征在于，所述消偏分光膜包括具有吸收特性的金属层以及镀于所述金属层表面的介质层，所述介质层与所述棱镜基底之间镀有粘结加强层。
3.根据权利要求2所述的消偏分光棱镜，其特征在于，所述粘结加强层包括打底层以及过渡层，所述过渡层镀于所述介质层的表面，所述打底层镀于所述过渡层的表面以供与所述棱镜基底粘合。
4.根据权利要求2或3所述的消偏分光棱镜，其特征在于，所述有粘结加强层的表面镀有防水保护层，所述表面改性膜层镀于所述防水保护层的表面。
5.根据权利要求4所述的消偏分光棱镜，其特征在于，所述打底层为SiO2膜层，所述过渡层为Al2O3膜层，所述防水保护层为SiO2膜层，所述表面改性膜层为ZrO2膜层。
6.根据权利要求1所述的消偏分光棱镜，其特征在于，每块所述棱镜基底为三角棱镜或直角棱镜，所述消偏分光膜镀于两块所述棱镜基底的任意两个接触面之间。
7.一种消偏分光棱镜镀膜方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供至少两块棱镜基底，其中，两块所述棱镜基底的任意两个接触面之间镀有消偏分光膜；
于所述消偏分光膜的一侧面与相邻一侧的所述棱镜基底之间加镀表面改性膜层。
8.根据权利要求6所述的消偏分光棱镜镀膜方法，其特征在于，还包括以下步骤：
所述消偏分光膜包括具有吸收特性的金属层以及镀于所述金属层表面的介质层；
于所述棱镜基底与所述介质层之间镀制粘结加强层。
9.根据权利要求7所述的消偏分光棱镜镀膜方法，其特征在于，镀制所述粘结加强层包括以下步骤：
提供打底层以及过渡层，将所述过渡层镀制于所述介质层的表面，将所述打底层镀制于所述过渡层的表面以供与所述棱镜基底粘合。
10.根据权利要求6或7所述的消偏分光棱镜镀膜方法，其特征在于，还包括以下步骤：
于所述有粘结加强层的表面镀制防水保护层，将所述表面改性膜层镀于所述防水保护层的表面。
11.根据权利要求9所述的消偏分光棱镜镀膜方法，其特征在于，还包括以下步骤：
通过离子辅助镀膜技术，在镀制所述打底层、所述防水保护层以及所述表面改性膜层时，采用End-Hall离子源进行离子束辅助镀膜。
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