CN113219565A - 一种消杂光窗口元件及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明是关于一种消杂光窗口元件及其制备方法和应用，所述消杂光窗口元件包括基底，所述基底具有接收入射光的正面以及相对的背面，所述基底的背面设有光栅片，且所述基底和光栅片的两侧边缘设有消光层。本发明所提供的消杂光窗口元件，其光栅片微纳结构层及膜层的合理设计能够使光学窗口元件透过率增强。

Description

一种消杂光窗口元件及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于光学及光学设计制造技术领域，具体涉及一种消杂光窗口元件及其制备方法和应用。
背景技术
光学窗口应有良好的光学特性，若表面对入射光产生严重的光反射，必将降低光学窗口的透过率，甚至将使光学系统失去作用。
常见的光学窗口材料可以为SiO2、Si、ZnS、KCl、有机玻璃、无机玻璃等，其形状可以为平板形、球冠形、台阶形、凸面形、凹面形或其他形状。入射光进入光学窗口，会在窗口边缘发生反射、散射，产生有害的非成像光线(即杂散光)。如果杂散光严重到足够程度的话，将使光学仪器设备的分辨率降低，以致不能有效观察，从而降低了光学仪器设备使用效能。所以，对光学窗口元件边缘进行处理形成消光层，消除产生的杂散光是非常重要的。然而，边缘有消光层的光学窗口的透过率基本在85-92％之间，已经无法满足现在光学仪器设备的成像分辨率要求。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种消杂光窗口元件及其制备方法和应用，不仅可达到提高光学窗口的透过率，降低元件内部吸收率的目的，同时窗口元件边缘消光层吸收杂散光还可以达到光学设备分辨率提高的目的。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本发明提出的一种消杂光窗口元件，所述消杂光窗口元件包括基底，所述基底具有接收入射光的正面以及相对的背面，所述基底的背面设有光栅片，且所述基底和光栅片的两侧边缘设有消光层。
优选的，前述的消杂光窗口元件中，其中所述基底为透明的有机玻璃或无机玻璃；所述基底的形状为平板形、球冠形、台阶形、凸面形或凹面形。
优选的，前述的消杂光窗口元件中，其中所述基底的背面与光栅片的一面耦合。
优选的，前述的消杂光窗口元件中，其中所述基底与光栅片耦合的方式为共熔键合、静电键合、直接键合、光学光胶法、光学胶粘接或玻璃焊料烧结。
优选的，前述的消杂光窗口元件中，其中所述基底的正面和相对的背面为通光区。
优选的，前述的消杂光窗口元件中，其中所述消光层的颜色为黑色、深灰色、棕色、浅棕色、茶色或银灰色。
优选的，前述的消杂光窗口元件中，其中所述消光层在波长为400-1100nm下的透过率小于1％。
优选的，前述的消杂光窗口元件中，其中所述光栅片包括依次连接的支撑层、微纳结构层及膜层；其中所述支撑层为透明材料，其与基底的背面耦合；所述微纳结构层为阵列结构；所述膜层为单一膜层或复合膜层；所述单一膜层为TiO2膜层、Al2O3膜层、HfO2膜层、Y2O3膜层、Na2O5膜层、Ta2O5膜层、ZnO膜层或MgF2膜层；所述复合膜层为TiO2/Al2O3复合膜层、TiO2/HfO2复合膜层、TiO2/Y2O3复合膜层，TiO2/Na2O5复合膜层，TiO2/Ta2O5复合膜层，TiO2/ZnO复合膜层、TiO2/MgF2复合膜层、Y2O3/Na2O5复合膜层、Y2O3/Ta2O5复合膜层、Y2O3/ZnO复合膜层或Y2O3/MgF2复合膜层；所述复合膜层中两种膜层的厚度比例为4:1-6:1。
优选的，前述的消杂光窗口元件中，其中所述支撑层的正面和相对的背面为通光区。
优选的，前述的消杂光窗口元件中，其中所述支撑层为透明的材料；所述支撑层为透明的有机玻璃或无机玻璃。
优选的，前述的消杂光窗口元件中，其中所述微纳结构层位于支撑层的背面，两者完全贴合，其尺寸为纳米级，在10-900nm之间。
优选的，前述的消杂光窗口元件中，其中所述微纳结构层为透明的氧化硅薄膜、有机玻璃或无机玻璃。
优选的，前述的消杂光窗口元件中，其中所述微纳结构层为周期性排布的阵列结构，所述阵列结构具有圆形、三角形、方形、椭圆形、菱形、水滴形、六边形或线形的凹痕、刻痕、凹槽、凹陷或孔洞。
优选的，前述的消杂光窗口元件中，其中所述膜层在所述微纳结构层的阵列结构所在的一侧。
优选的，前述的消杂光窗口元件中，其中所述膜层的厚度为纳米级或微米级，优选为纳米级，这是由于纳米级透过率更高。
优选的，前述的消杂光窗口元件中，其中所述膜层的材质为Al2O3、TiO2、Ta2O5、HfO2、Y2O3、Na2O5、ZnO或MgF2。
优选的，前述的消杂光窗口元件中，其中所述支撑层的两侧边缘设有消光层；所述消光层的颜色为黑色、深灰色、棕色、浅棕色、茶色或银灰色；所述消光层在波长为400-1100nm下的透过率小于1％。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
本发明提出的一种消杂光窗口元件的制备方法，包括以下步骤：1)基底制备；2)光栅片制备；3)基底和光栅片耦合。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
本发明提出的一种光学器件，其包括上述的消杂光窗口元件。
优选的，前述的光学器件中，其中所述光学器件为光学镜头、探测器窗口、图像倍增管窗口或光电倍增管窗口。
借由上述技术方案，本发明提供的消杂光窗口元件及其制备方法和应用，至少具有下列优点：
本发明所提供的消杂光窗口元件，其光栅片微纳结构层及膜层的合理设计能够使光学窗口元件透过率增强；
本发明所提供的消杂光窗口元件，其基底和光栅片支撑层的消杂光层可以吸收入射光的杂散光，提高光学仪器设备的分辨率。
本发明所提供的消杂光窗口元件，其在波长为400-1100nm下的透过率可以提高到92％以上。
本发明所提供的消杂光窗口元件，其可以为光学镜头、探测器窗口、图像倍增管窗口或光电倍增管窗口，提高窗口的光透过率，减少杂散光对成像分辨率的影响，进而分辨率提高，信噪比增大，品质因数增强。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
附图说明
图1为本发明实施例1-4的消杂光窗口元件的结构图之一；
图2为本发明实施例1-4的消杂光窗口元件中光栅片的结构图；
图3为本发明实施例1-4的消杂光窗口元件的结构图之二；
图4为本发明对比例1的窗口元件的结构图；
图5为本发明对比例2的窗口元件的结构图；
图6为本发明对比例3的窗口元件的结构图；
图7为本发明的消杂光窗口元件中光栅片微纳结构层的结构图；
其中，基底-10；第一消光层-20；光栅片-30；支撑层-31；微纳结构层-32；膜层-33；第二消光层-34。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的一种消杂光窗口元件及其制备方法和应用其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。
以下材料或试剂，如非特别说明，均为市购。
如图1-图3，图7所示，本发明提供了一种消杂光窗口元件，所述消杂光窗口元件包括基底10，所述基底10具有接收入射光的正面以及相对的背面(其为光出射面)，所述基底10的背面设有光栅片30，以减少光反射和损失，提高该消杂光窗口元件在所需波段的光透过量，从而增加整个光学系统的透过率，提高光学性能；且所述基底10和光栅片30的两侧边缘设有消光层，所述消光层包括第一消光层20及与所述第一消光层20连接的第二消光层34。
考虑到是光学窗口使用，所述基底10为透明的材料，其材质为有机玻璃或无机玻璃等，优选为无机玻璃，例如石英玻璃，这是因为其透过率相对有机玻璃更高；所述基底10的形状为平板形、球冠形、台阶形、凸面形、凹面形或其它形状，一般根据使用需求光路设计来的。
所述基底10的背面与光栅片30的一面耦合(基底与光栅片通过某种方法贴合在一起)。所述基底10与光栅片30耦合的方式为共熔键合、静电键合、直接键合、光学光胶法、光学胶粘接、玻璃焊料烧结等，优选为静电键合或直接键合，这是因为其耦合操作简便，强度更好，更符合使用需求。所述基底10的正面和相对的背面为通光区。
所述第一消光层20设于所述基底10的两侧边缘，其厚度为0.3-0.5mm，优选为0.4mm，以使得吸收杂散光效果更佳并有相对大范围的通光区。所述第一消光层20可以通过与氢气或一氧化碳化学反应生成，也可以是涂覆上一层消光漆，优选的，使用氢气生成消光层颜色更深，透过率更低。所述第一消光层20的颜色为黑色、深灰色、棕色、浅棕色、茶色或银灰色等，优选为黑色，这样优选后可以吸收更多的杂散光。所述第一消光层20在波长为400-1100nm下的透过率小于1％。
所述光栅片30包括依次连接的支撑层31、微纳结构层32及膜层33，其中支撑层的厚度在0.3mm以上；其中所述支撑层31为透明材料，其与基底10的背面耦合；所述微纳结构层32为阵列结构；所述膜层33为单一膜层或复合膜层；所述单一膜层为TiO2膜层、Al2O3膜层、HfO2膜层、Y2O3膜层，Na2O5膜层，Ta2O5膜层，ZnO膜层或MgF2膜层，优选为TiO2膜层、Al2O3膜层或HfO2膜层，这样优选后透过率效果更好；所述复合膜层为TiO2/Al2O3复合膜层、TiO2/HfO2复合膜层、TiO2/Y2O3复合膜层，TiO2/Na2O5复合膜层，TiO2/Ta2O5复合膜层，TiO2/ZnO复合膜层，TiO2/MgF2复合膜层，Y2O3/Na2O5复合膜层，Y2O3/Ta2O5复合膜层，Y2O3/ZnO复合膜层，Y2O3/MgF2复合膜层，优选为TiO2/Al2O3复合膜层或TiO2/HfO2复合膜层，这样优选后透过率效果更好；所述复合膜层中两种膜层的厚度比例为4:1-6:1，优选为5:1，这样优选后透过率效果更好。
经测试得知，在基底10的背面设置光栅片30，通过光栅片30的支撑层31的两侧边缘的消光层吸收杂散光，光栅片30的微纳结构层32和膜层33的叠加作用增加光通量，使窗口元件的透过率大于92％。
所述支撑层31的正面和相对的背面为通光区。所述支撑层31为透明材料，其材质为有机玻璃或无机玻璃等。优选地，所述支撑层31的材质与基底的材质相同，这样优选后可使得耦合后强度更高。
所述微纳结构层32位于支撑层的背面，两者完全贴合，其厚度相对于光栅片支撑层的厚度是可忽略的；所述光栅片的尺寸为毫米级，在0.3mm-1mm之间；所述微纳结构层的尺寸为纳米级，在10-900nm之间，肉眼无法观察到。故微纳结构与光栅片支撑层比较，厚度可以忽略不计。所述微纳结构层32为透明的材料；所述微纳结构层为透明的氧化硅薄膜、有机玻璃或无机玻璃等，优选为无机玻璃，例如石英玻璃，这是因为其透过率相对有机玻璃、氧化硅薄膜更高。所述微纳结构层32为周期性排布的阵列结构，所述阵列结构具有圆形、三角形、方形、椭圆形、菱形、水滴形、六边形、线形等形状的凹痕、刻痕、凹槽、凹陷或孔洞，优选为圆形孔洞，这样优选后透过率更好。所述微纳结构层32可以通过电子束直写、紫外曝光刻蚀、纳米压印等常见的半导体领域刻蚀方法制备。
所述膜层33在所述微纳结构层32所在的一侧。所述膜层33的厚度为纳米级或微米级，优选为纳米级，这是因为纳米级的透过率等性能更优。所述膜层33的材质为Al2O3、TiO2、Ta2O5、HfO2、Y2O3、Na2O5、ZnO或MgF2，但不局限于这些；优选为Al2O3、TiO2或HfO2，这是因为优选后透过率更佳。所述膜层33可以通过化学气相沉积或物理气相沉积方法制备，优选为原子层沉积(ALD)，这样优选后膜层厚度控制精确，膜层更佳致密。所述膜层33在制备时会填充入光栅片微纳结构层孔洞、凹痕中，这是因为在微纳结构层的表面镀膜时，膜层会在表面和孔洞里同时生长。
所述支撑层31的两侧边缘设有第二消光层34。所述第二消光层34的厚度为0.3-0.5mm，优选为0.4mm，以使得吸收杂散光效果更佳并有相对大范围的通光区。所述消光层可以是通过与氢气或一氧化碳化学反应生成，也可以是涂覆上一层消光漆。所述第二消光层34的颜色为黑色、深灰色、棕色、浅棕色、茶色或银灰色等，优选为黑色，这样优选后可以吸收更多的杂散光。所述第二消光层34在波长为400-1100nm下的透过率小于1％。
如图3所示，入射光从基底10的正面进入，之后从其相对的背面射出，进入光栅片30的支撑层31的正面，再射入光栅片30的微纳结构层32的无阵列结构一侧，从光栅片30的微纳结构层32的阵列一侧射出穿过膜层33。
本发明还提供了一种消杂光窗口元件的制备方法，包括以下步骤：1)基底制备；2)光栅片制备；3)基底和光栅片耦合。
具体实施时，所述制备方法，包括以下步骤：1)将基底通过化学反应或涂覆消光漆在其两侧形成消光层，之后对其正面和背面进行研磨抛光处理，得到两侧边缘设有消光层，上下通光的基底；2)将光栅片通过化学反应或涂覆消光漆在其两侧形成消光层，之后对其正面和背面进行研磨抛光处理，得到两侧边缘设有消光层，上下通光的光栅片；3)将基底和光栅片耦合为一体。
本发明还提供了一种光学器件，其包括上述的消杂光窗口元件。所述光学器件可以为光学镜头、探测器窗口、图像倍增管窗口或光电倍增管窗口。
以下结合具体实施例对本发明进行进一步说明。
实施例1
如图1-图3，图7所示，本实施例提供了一种消杂光窗口元件，该窗口元件包括基底10，所述基底10具有接收入射光的正面以及相对的背面，所述基底10的背面设有光栅片30(厚度为0.5mm)，且所述基底10和光栅片30的两侧边缘设有消光层，所述消光层包括第一消光层20及与所述第一消光层20连接的第二消光层34。所述基底10的背面与光栅片30的一面耦合。所述第一消光层20设于所述基底10的两侧边缘，其厚度为0.4mm。所述第一消光层20的颜色为黑色。所述第一消光层20在波长为400-1100nm下的透过率为0.5％。所述基底10的材质为石英玻璃，形状为圆形片状(直径为25mm，厚度为5.6mm)。所述光栅片30包括依次连接的支撑层31、微纳结构层32及膜层33；其中所述支撑层31为石英玻璃，其厚度为0.5mm，所述支撑层31与基底10的背面耦合；所述微纳结构层32为阵列结构；所述膜层33为氧化钛/氧化铝复合膜层(氧化钛膜层与氧化铝膜层的厚度比为5:1)。所述微纳结构层32位于支撑层31的背面，两者完全贴合。所述微纳结构层32为透明的材料；所述微纳结构层32为透明的石英玻璃。所述微纳结构层32为周期性排布的圆孔阵列，其孔间距为600nm，孔直径为400nm，孔深度为500nm。所述膜层33在所述微纳结构层32的阵列结构所在的一侧。所述膜层33的厚度为300nm，所述膜层33的材质为Al2O3和TiO2(Al2O3膜层和TiO2膜层的厚度之比为1:5，总厚度为350nm)。所述支撑层31的两侧边缘设有第二消光层34；所述第二消光层34的厚度为0.4mm；所述第二消光层34的颜色为黑色；所述第二消光层34在波长为400-1100nm下的透过率为0.5％。
所述消杂光窗口元件的制备步骤如下：
基底的制备方法包括：
1a)将基底清洗、擦拭干净，放入高温加热炉中，以2℃/min的速度升温到600℃；高温加热炉抽真空至10-1Kpa后，向高温加热炉中持续通入氢气，通气速率为0.05L/min，保温150h后自然冷却至室温，得到设有消光层的基底；
2a)将基底上下的正面和背面进行研磨抛光处理，得到两侧边缘设有消光层，上下通光的基底。
光栅片的支撑层的材质为石英玻璃，其两侧边缘设有消光层。
光栅片的支撑层的制备方法包括：
1b)将光栅片的支撑层清洗、擦拭干净，放入高温加热炉中，以2℃/min速度升温到500℃；高温加热炉抽真空至10-1Kpa后，向高温加热炉中持续通入氢气，通气速率为0.05L/min，保温100h后自然冷却至室温，得到具有消光层的光栅片支撑层；
2b)将光栅片的支撑层上下的正面和背面进行研磨抛光处理，得到两侧边缘设有消光层，上下通光的光栅片的支撑层。
光栅片的微纳结构层的材质为石英玻璃，其为正六方排布的圆孔阵列，其孔间距为600nm，孔直径为400nm，孔深度为500nm。光栅片的微纳结构层通过紫外光刻方法得到；其具体包括以下步骤：1)预处理：支撑层使用去离子水清洗干净，100℃烘干；2)涂胶：使用旋转匀胶机进行光刻胶旋涂，3秒2000转，光刻胶厚度为0.7微米；3)前烘：150℃下进行5分钟烘烤；4)紫外曝光：掩膜对准式曝光，G线(436nm)紫外光源，数值孔径为0.9，焦深为600nm；5)后烘：热板烘烤，200℃下1分钟；6)显影：使用10wt％的氢氧化四甲基氨溶液浸泡30秒，之后纯水冲洗干净；7)图形转移：使用氯气、氢气、甲烷及氩气的混合气体作为刻蚀气体，使用感应耦合等离子体刻蚀法进行刻蚀，时间4分钟；8)去胶：浸泡在去胶液PR4(Futurrex)中30min，之后用纯水冲洗烘干。
光栅片的膜层为复合膜层，Al2O3/TiO2结构，按1:5(Al2O3膜层和TiO2膜层的厚度之比)交替沉积350nm(Al2O3膜层和TiO2膜层的总厚度)，通过原子层沉积法制备；所述原子层沉积法的参数设置如下：1)TMA(三甲基铝)-H2O制备Al2O3阶段：反应温度为220℃，反应气压为0.1Torr，TMA反应周期为1s，氮气吹扫5秒，H2O反应周期为0.5秒，氮气吹扫5秒。重复10次；2)四氧化钛-H2O制备TiO2阶段：反应温度为220℃，反应气压为0.1Torr，四氧化钛反应周期为0.8s，氮气吹扫5秒，H2O反应周期为0.5秒，氮气吹扫5秒，重复100次；3)步骤1)和步骤2)交替重复40次，薄膜制备完毕。
基底与光栅片耦合方式为光学光胶法。
1c)将基底背面与光栅片的一面(支撑层对应的一面)抛光并清洗干净。
2c)将基底与光栅片的耦合面贴合，观察干涉条纹变化，当干涉条纹形成同心圆时，在圆心位置轻按，通过分子间作用力贴合在一起。
本实施例的消杂光窗口元件的通光区在波长400-1100nm下的透过率为95％，其可以用于光学镜头、探测器窗口、图像倍增管窗口或光电倍增管窗口。
实施例2
如图1-图3，图7所示，本实施例提供了一种消杂光窗口元件，该窗口元件包括基底10，所述基底10具有接收入射光的正面以及相对的背面，所述基底10的背面设有光栅片30(厚度为0.4mm)，且所述基底10和光栅片30的两侧边缘设有消光层，所述消光层包括第一消光层20及与所述第一消光层20连接的第二消光层34。所述基底10的背面与光栅片30的一面耦合。所述第一消光层20设于所述基底10的两侧边缘，其厚度为0.3mm。所述第一消光层20的颜色为棕色。所述第一消光层20在波长为400-1100nm下的透过率为1％。所述基底10的材质为石英玻璃，形状为平板状(25*25mm，厚度为5mm)。所述光栅片30包括依次连接的支撑层31、微纳结构层32及膜层33；其中所述支撑层31为石英玻璃，其厚度为0.4mm，所述支撑层31与基底10的背面耦合；所述微纳结构层32为阵列结构；所述膜层33为氧化钛/氧化铪复合膜层(氧化钛膜层与氧化铝膜层的厚度比为5:1)。所述微纳结构层32位于支撑层31的背面，两者完全贴合。所述微纳结构层32为透明的材料；所述微纳结构层32为透明的石英玻璃。所述微纳结构层32为周期性排布的方孔阵列，其孔间距为400nm，孔径为200*200nm，孔深度为600nm。所述膜层33在所述微纳结构层32的阵列结构所在的一侧。所述膜层33的厚度为350nm，所述膜层33的材质为HfO2和TiO2(HfO2膜层和TiO2膜层的厚度之比为1:6，总厚度为300nm)。所述支撑层31的两侧边缘设有第二消光层34；所述第二消光层34的厚度为0.3mm；所述第二消光层34的颜色为棕色；所述第二消光层34在波长为400-1100nm下的透过率为1％。
所述消杂光窗口元件的制备步骤如下：
基底的制备方法包括：
1a)将基底清洗、擦拭干净，将该基底的两侧边缘涂覆JS-Black Coating01系列光学用超黑消光涂层材料(市购)，涂覆厚度为0.3mm，50℃下静置固化2小时，得到具有第一消光层的基底；
2a)将基底上下的正面和背面进行研磨抛光处理，得到两侧边缘设有第一消光层，上下通光的基底。
光栅片的支撑层的材质为石英玻璃，其两侧边缘设有第二消光层。
光栅片的支撑层的制备方法包括：
1b)将光栅片的支撑层清洗、擦拭干净，将该基底的两侧边缘涂覆JS-BlackCoating 01系列光学用超黑消光涂层材料(市购)，涂覆厚度为0.3mm，50℃下静置固化2小时，得到具有第二消光层的光栅片的支撑层；
2b)将光栅片的支撑层上下的正面和背面进行研磨抛光处理，得到两侧边缘设有第二消光层，上下通光的光栅片的支撑层。
光栅片的微纳结构层的材质为石英玻璃，其为正六方排布的方孔阵列，其孔间距为400nm，孔径为200*200nm，孔深度为600nm。光栅片微纳结构层通过纳米压印方法得到；其具体包括以下步骤：1)预处理：支撑层去离子水清洗干净，100℃烘干；2)涂胶：使用旋转匀胶机进行光刻胶旋涂，3秒5000转，光刻胶厚度为0.9微米；3)前烘：100℃下进行5分钟烘烤；
4)纳米压印：70℃下，压印膜与光刻胶接触压制，将压印模板上相同的图案转移到光刻胶上；5)后烘：热板烘烤，200℃下1分钟；6)显影：使用15wt％的氢氧化四甲基氨溶液浸泡20秒，之后纯水冲洗干净；7)图形转移：使用氯气、氢气、甲烷及氩气的混合气体(三者的体积比为1:1:4:1)作为刻蚀气体，使用感应耦合等离子体刻蚀法进行刻蚀，加热温度为100℃，工作气压为10mtorr，设备功率为200W，偏压功率为30W，时间为5分钟；8)去胶：浸泡在去胶液PR4(Futurrex)中60min，之后用纯水冲洗烘干。
光栅片的膜层为复合膜层，HfO2/TiO2结构，按1:6(HfO2膜层和TiO2膜层的厚度之比)交替沉积300nm(HfO2膜层和TiO2膜层的总厚度)，通过原子层沉积法制备；所述原子层沉积法的参数设置如下：1)四(甲乙胺基)铪-H2O制备HfO2阶段：反应温度为200℃，反应气压为0.2Torr，四(甲乙胺基)铪源温为80℃，反应周期为0.5s，氮气吹扫5秒，H2O反应周期为0.2秒，氮气吹扫5秒，重复20次；2)四氧化钛-H2O制备TiO2阶段：反应温度为200℃，反应气压为0.2Torr，四氧化钛反应周期为1s，氮气吹扫10秒，H2O反应周期为0.6秒，氮气吹扫5秒，重复120次；3)步骤1)和步骤2)交替重复80次，薄膜制备完毕。
基底与光栅片的耦合方式为静电键合法，具体包括：将基底与光栅片分别接到正极、负极，电压为500V，加热到450℃，反应时间为30min，通过Na离子向负极漂移，形成耗尽层，存在静电引力，使二者紧密接触。
本实施例的消杂光窗口元件的通光区在波长400-1100nm下的透过率为94％，其可以用于光学镜头、探测器窗口、图像倍增管窗口或光电倍增管窗口。
实施例3
如图1-图3，图7所示，本实施例提供了一种消杂光窗口元件，该窗口元件包括基底10，所述基底10具有接收入射光的正面以及相对的背面，所述基底10的背面设有光栅片30(厚度为0.6mm)，且所述基底10和光栅片30的两侧边缘设有消光层，所述消光层包括第一消光层20及与所述第一消光层20连接的第二消光层34。所述基底10的背面与光栅片30的一面耦合。所述第一消光层20设于所述基底10的两侧边缘，其厚度为0.3mm。所述消光层20的颜色为棕色。所述第一消光层20在波长为400-1100nm下的透过率为0.3％。所述基底10的材质为硼硅玻璃，形状为台阶形(直径为30mm，厚度为6mm)。所述光栅片30包括依次连接的支撑层31、微纳结构层32及膜层33；其中所述支撑层31为硼硅玻璃，其厚度为0.6mm，所述支撑层31与基底10的背面耦合；所述微纳结构层32为阵列结构；所述膜层33为氧化钛单一膜层。所述微纳结构层32位于支撑层31的背面，两者完全贴合。所述微纳结构层32为透明的材料；所述微纳结构层32为透明的硼硅玻璃。所述微纳结构层32为周期性排布的线形阵列，间距为500nm，线宽为700nm，孔深度为400nm。所述膜层33在所述微纳结构层32的阵列结构所在的一侧。所述膜层33的厚度为200nm，所述膜层33的材质为TiO2。所述支撑层31的两侧边缘设有第二消光层34；所述第二消光层34的厚度为0.5mm；所述第二消光层34的颜色为深灰色；所述第二消光层34在波长为400-1100nm下的透过率为0.3％。
所述消杂光窗口元件的制备步骤如下：
基底的制备方法包括：
1a)将基底清洗、擦拭干净，放入高温加热炉中，以2℃/min的速度升温到650℃，高温加热炉抽真空至10-1Kpa后，向高温加热炉中持续通入氢气，通气速率为0.05L/min，保温200h后自然冷却至室温，得到具有第一消光层的基底；
2a)将基底上下的正面和背面进行研磨抛光处理，得到两侧边缘设有第一消光层，上下通光的基底。
光栅片的支撑层的材质为硼硅玻璃，其两侧边缘设有第二消光层。
光栅片的支撑层的制备方法包括：
1b)将光栅片的支撑层清洗、擦拭干净，放入高温加热炉中，以2℃/min的速度升温到600℃，高温加热炉抽真空至10-1Kpa后，向高温加热炉中持续通入氢气，通气速率为0.05L/min，保温180h后自然冷却至室温，得到具有第二消光层的光栅片的支撑层；
2b)将光栅片的支撑层上下的正面和背面进行研磨抛光处理，得到两侧边缘设有第二消光层，上下通光的光栅片的支撑层。
光栅片的微纳结构层的材质为硼硅玻璃，其为正六方排布的线形阵列，其间距为500nm，线宽为700nm，孔深度为400nm。光栅片的微纳结构层通过电子束直写方法得到；其具体包括以下步骤：1)预处理：支撑层使用去离子水清洗干净，100℃烘干；2)涂胶：使用旋转匀胶机进行光刻胶旋涂，6秒3000转，光刻胶厚度为0.6微米；3)前烘：200℃下进行2分钟烘烤；4)电子束直写：按照间距为500nm，线宽为700nm，深度为400nm这一预定的图形程序在光刻胶表面扫描曝光；5)显影：使用20wt％的氢氧化四甲基氨溶液浸泡50秒，被曝光区域的光刻胶分解，未被扫描的区域则不溶，之后纯水冲洗干净；6)图形转移：使用氯气、氢气、甲烷及氩气(三者的体积比为2:1:3:1)的混合气体作为刻蚀气体，使用感应耦合等离子体刻蚀法进行刻蚀，加热温度为80℃，工作气压为20mtorr，设备功率为1000W，偏压功率为100W，时间为10分钟；7)去胶：浸泡在去胶液PR4(Futurrex)中120min，之后用纯水冲洗烘干。
光栅片的膜层为TiO2单一膜层，沉积厚度为200nm，通过PECVD(等离子体增强化学气相沉积)制备；其具体包括以下步骤：使用氧气、钛酸四异丙酯(二者的重量比为1:5)作为原料，反应温度加热到400℃，RF功率为300W，工作气压为4Torr，氧气和钛酸四异丙酯气体的流率分别为40sccm和100scccm。
基底与光栅片的耦合方式为光学胶粘接法，具体包括：
1c)将基底背面与光栅片一面(支撑层对应的一面)抛光清洗、擦拭干净；
2c)之后将基底与光栅片上分别涂覆有机硅凝胶厚度0.1mm(市购)并贴合，60℃下静止24h固化即可。
本实施例的消杂光窗口元件的通光区在波长400-1100nm下的透过率为95％，其可以用于光学镜头、探测器窗口、图像倍增管窗口或光电倍增管窗口。
实施例4
如图1-图3，图7所示，本实施例提供了一种消杂光窗口元件，该窗口元件包括基底10，所述基底10具有接收入射光的正面以及相对的背面，所述基底10的背面设有光栅片30(厚度为0.3mm)，且所述基底10和光栅片30的两侧边缘设有消光层，所述消光层包括第一消光层20及与所述第一消光层20连接的第二消光层34。所述基底10的背面与光栅片30的一面耦合。所述第一消光层20设于所述基底10的两侧边缘，其厚度为0.4mm。所述第一消光层20的颜色为银灰色。所述第一消光层20在波长为400-1100nm下的透过率为0.8％。所述基底10的材质为有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)，形状为凸面形(直径40mm，厚度为3mm)。所述光栅片30包括依次连接的支撑层31、微纳结构层32及膜层33；其中所述支撑层31为有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)，其厚度为0.4mm，所述支撑层31与基底10的背面耦合；所述微纳结构层32为阵列结构；所述膜层33为氧化钛单一膜层。所述微纳结构层32位于支撑层31的背面，两者完全贴合。所述微纳结构层32为透明的氧化硅薄膜。所述微纳结构层32为周期性排布的六边形阵列，间距为800nm，孔径为300nm，孔深度为700nm。所述膜层33在所述微纳结构层32的阵列结构所在的一侧。所述膜层33的厚度为100nm，所述膜层33的材质为Al2O3和TiO2(Al2O3膜层和TiO2膜层的厚度之比为1:4，总厚度为100nm)。所述支撑层31的两侧边缘设有第二消光层34；所述第二消光层34的厚度为0.5mm；所述第二消光层34的颜色为银灰色；所述第二消光层34在波长为400-1100nm下的透过率为0.8％。
所述消杂光窗口元件的制备步骤如下：
基底的制备方法包括：
1a)将基底清洗、擦拭干净，放入高温加热炉中，以2℃/min的速度升温到500℃，高温加热炉抽真空至10-1Kpa后，向高温加热炉中持续通入氢气，通气速率为0.1L/min，保温80h后自然冷却至室温，得到设有第一消光层的基底；
2a)将基底上下的正面和背面进行研磨抛光处理，得到两侧边缘设有第一消光层，上下通光的基底。
光栅片的支撑层的材质为有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)，其两侧边缘设有第二消光层。
光栅片的支撑层的制备方法包括：
1b)将光栅片的支撑层清洗、擦拭干净，放入高温加热炉中，以2℃/min的速度升温到450℃，高温加热炉抽真空至10-1Kpa后，向高温加热炉中持续通入氢气，通气速率为0.1L/min，保温50h后自然冷却至室温，得到设有第二消光层的光栅片的支撑层；
2b)将光栅片的支撑层上下的正面和背面进行研磨抛光处理，得到两侧边缘设有第二消光层，上下通光的光栅片的支撑层。
光栅片的微纳结构层的材质为透明的氧化硅薄膜，所述光栅片微纳结构层为正方排布的六边形阵列，其间距为800nm，孔径为300nm，孔深度为700nm。光栅片微纳结构层通过紫外光刻方法得到；其具体包括以下步骤：1)预处理：支撑层去离子水清洗干净，100℃烘干；2)镀SiO2薄膜：使用常规的PECVD方法制备，SiO2膜层的厚度为800nm。反应温度为200℃，源为TEOS和H2O，载气为He，流动速率为30sccm，RE功率为200W；3)涂胶：使用旋转匀胶机进行光刻胶旋涂，2秒6000转，光刻胶厚度为1微米；4)前烘：300℃下进行1分钟烘烤；5)紫外曝光：掩膜对准式曝光，G线(436nm)紫外光源，数值孔径0.7，焦深700nm；6)后烘：热板烘烤，150℃下2分钟；7)显影：使用10wt％的氢氧化四甲基氨溶液浸泡40秒，之后纯水冲洗干净；8)图形转移：使用氯气、氢气、甲烷及氩气的混合气体(三者的体积比为1:1:3:2)作为刻蚀气体，使用感应耦合等离子体刻蚀法进行刻蚀，加热温度为120℃，工作气压为50mtorr，设备功率为500W，偏压功率为20W，时间为20分钟；9)去胶：浸泡在去胶液PR4(Futurrex)中100min，之后用纯水冲洗烘干。
光栅片的膜层为复合膜层，Al2O3/TiO2结构，按1:4(Al2O3膜层和TiO2膜层的厚度之比)交替沉积100nm(Al2O3膜层和TiO2膜层的总厚度)，通过等离子体增强化学气相淀积法制备；所述等离子体增强化学气相淀积法的参数设置如下：1)Al2O3制备阶段：使用AlCl3、H2和CO2(三者的体积比为4:1:1)气体混合物作为原料，反应温度加热到500℃，RF功率为400W，工作气压为3Torr，H2和CO2气体的流率分别为20sccm和100scccm，生成膜厚为5nm；2)TiO2制备阶段：使用氧气、钛酸四异丙酯(二者的重量比为1:6)作为原料，反应温度加热到500℃，RF功率为300W，工作气压为3Torr，氧气和钛酸四异丙酯气体的流率分别为40sccm和100scccm，生成膜厚为20nm；2)重复步骤1)和步骤2)过程4次，生成100nm的Al2O3/TiO2膜层厚度的复合薄膜。
基底与光栅片耦合方式为直接键合法。
1c)将基底背面与光栅片一面(支撑层对应的一面)抛光清洗、擦拭干净，在室温下将基底与光栅片的耦合面贴合在一起；
2c)贴合好的基底与光栅片在高纯氮气(纯度为99.999％)环境中500℃处理12小时，形成良好耦合。
本实施例的消杂光窗口元件的通光区在波长400-1100nm下的透过率为93％，其可以用于光学镜头、探测器窗口、图像倍增管窗口或光电倍增管窗口。
对比例1(与实施例1对比，未设置光栅片)
如图4所示，本对比例提供了一种窗口元件，该窗口元件包括基底10，所述基底10具有接收入射光的正面以及相对的背面，且所述基底10的两侧边缘设有消光层20。所述消光层20设于所述基底10的两侧边缘，其厚度为0.4mm。所述消光层20的颜色为黑色。所述消光层20在波长为400-1100nm下的透过率为0.5％。所述基底10的材质为石英玻璃，形状为圆形片状(直径为25mm，厚度为5.6mm)。所述窗口元件的制备步骤如下：
基底的制备方法包括：
1a)将基底清洗、擦拭干净，放入高温加热炉中，以2℃/min的速度升温到600℃；高温加热炉抽真空至10-1Kpa后，向高温加热炉中持续通入氢气，通气速率为0.05L/min，保温150h后自然冷却至室温，得到设有消光层的基底；
2a)将基底上下的正面和背面进行研磨抛光处理，得到两侧边缘设有消光层，上下通光的基底。
本对比例的窗口元件的通光区在波长400-1100nm下的透过率为90％。
对比例2(与实施例1对比，未设置消光层)
如图5、图7所示，本对比例提供了一种窗口元件，该窗口元件包括基底10，所述基底10具有接收入射光的正面以及相对的背面，所述基底10的背面设有光栅片30(厚度为0.5mm)。所述基底10的背面与光栅片30的一面耦合。所述基底10的材质为石英玻璃，形状为圆形片状(直径为25mm，厚度为5.6mm)。所述光栅片30包括依次连接的支撑层31、微纳结构层32及膜层33；其中所述支撑层31为石英玻璃，其厚度为0.5mm，所述支撑层31与基底10的背面耦合；所述微纳结构层32为阵列结构；所述膜层33为氧化钛/氧化铝复合膜层(氧化钛膜层与氧化铝膜层的厚度比为5:1)。所述微纳结构层32位于支撑层31的背面，两者完全贴合。所述微纳结构层32为透明的材料；所述微纳结构层32为透明的石英玻璃。所述微纳结构层32为周期性排布的圆孔阵列，其孔间距为600nm，孔直径为400nm，孔深度为500nm。所述膜层33在所述微纳结构层32的阵列结构所在的一侧。所述膜层33的厚度为300nm，所述膜层33的材质为Al2O3和TiO2(Al2O3膜层和TiO2膜层的厚度之比为1:5，总厚度为350nm)。所述窗口元件的制备步骤如下：
基底的制备方法包括：将基底上下的正面和背面进行研磨抛光处理，得到上下通光的基底。
光栅片的支撑层的材质为石英玻璃。
光栅片的支撑层的制备方法包括：
将光栅片的支撑层上下的正面和背面进行研磨抛光处理，得到上下通光的光栅片的支撑层。
光栅片的微纳结构层的材质为石英玻璃，其为正六方排布的圆孔阵列，其孔间距为600nm，孔直径为400nm，孔深度为500nm。光栅片的微纳结构层通过紫外光刻方法得到；其具体包括以下步骤：1)预处理：支撑层使用去离子水清洗干净，100℃烘干；2)涂胶：使用旋转匀胶机进行光刻胶旋涂，3秒2000转，光刻胶厚度为0.7微米；3)前烘：150℃下进行5分钟烘烤；4)紫外曝光：掩膜对准式曝光，G线(436nm)紫外光源，数值孔径为0.9，焦深为600nm；5)后烘：热板烘烤，200℃下1分钟；6)显影：使用10wt％的氢氧化四甲基氨溶液浸泡30秒，之后纯水冲洗干净；7)图形转移：使用氯气、氢气、甲烷及氩气的混合气体作为刻蚀气体，使用感应耦合等离子体刻蚀法进行刻蚀，时间4分钟；8)去胶：浸泡在去胶液PR4(Futurrex)中30min，之后用纯水冲洗烘干。
光栅片的膜层为复合膜层，Al2O3/TiO2结构，按1:5(Al2O3膜层和TiO2膜层的厚度之比)交替沉积350nm(Al2O3膜层和TiO2膜层的总厚度)，通过原子层沉积法制备；所述原子层沉积法的参数设置如下：1)TMA(三甲基铝)-H2O制备Al2O3阶段：反应温度为220℃，反应气压为0.1Torr，TMA反应周期为1s，氮气吹扫5秒，H2O反应周期为0.5秒，氮气吹扫5秒。重复10次；2)四氧化钛-H2O制备TiO2阶段：反应温度为220℃，反应气压为0.1Torr，四氧化钛反应周期为0.8s，氮气吹扫5秒，H2O反应周期为0.5秒，氮气吹扫5秒，重复100次；3)步骤1)和步骤2)交替重复40次，薄膜制备完毕。
基底与光栅片耦合方式为光学光胶法。
1a)将基底背面与光栅片的一面(支撑层对应的一面)光并清洗干净。
2a)将基底与光栅片的耦合面贴合，观察干涉条纹变化，当干涉条纹形成同心圆时，在圆心位置轻按，通过分子间作用力贴合在一起。
本对比例的窗口元件的通光区在波长400-1100nm下的透过率为92％。
对比例3(与实施例2对比，未设置膜层)
如图6及图7所示，本对比例提供了一种窗口元件，该窗口元件包括基底10，所述基底10具有接收入射光的正面以及相对的背面，所述基底10的背面设有光栅片30(厚度为0.4mm)，且所述基底10和光栅片30的两侧边缘设有消光层，所述消光层包括第一消光层20及与所述第一消光层20连接的第二消光层34。所述基底10的背面与光栅片30的一面耦合。所述第一消光层20设于所述基底10的两侧边缘，其厚度为0.3mm。所述第一消光层20的颜色为棕色。所述第一消光层20在波长为400-1100nm下的透过率为1％。所述基底10的材质为石英玻璃，形状为平板状(25*25mm，厚度为5mm)。所述光栅片30包括依次连接的支撑层31、微纳结构层32；其中所述支撑层31为石英玻璃，其厚度为0.4mm，所述支撑层31与基底10的背面耦合；所述微纳结构层32为阵列结构。所述微纳结构层32位于支撑层31的背面，两者完全贴合。所述微纳结构层32为透明的材料；所述微纳结构层32为透明的石英玻璃。所述微纳结构层32为周期性排布的方孔阵列，其孔间距为400nm，孔径为200*200nm，孔深度为600nm。所述膜层33在所述微纳结构层32的阵列结构所在的一侧。所述支撑层31的两侧边缘设有第二消光层34；所述第二消光层34的厚度为0.3mm；所述第二消光层34的颜色为棕色；所述第二消光层34在波长为400-1100nm下的透过率为1％。
所述窗口元件的制备步骤如下：
基底的制备方法包括：
1a)将基底清洗、擦拭干净，将该基底的两侧边缘涂覆JS-Black Coating01系列光学用超黑消光涂层材料(市购)，涂覆厚度为0.3mm，2a)50℃下静置固化2小时，得到具有第一消光层的基底；
2a)将基底上下的正面和背面进行研磨抛光处理，得到两侧边缘设有第一消光层，上下通光的基底。
光栅片的支撑层的材质为石英玻璃，其两侧边缘设有第二消光层。
光栅片的支撑层的制备方法包括：
1b)将光栅片的支撑层清洗、擦拭干净，将该基底的两侧边缘涂覆JS-BlackCoating 01系列光学用超黑消光涂层材料(市购)，涂覆厚度为0.3mm，50℃下静置固化2小时，得到具有第二消光层的光栅片的支撑层；
2b)将光栅片的支撑层上下的正面和背面进行研磨抛光处理，得到两侧边缘设有第二消光层，上下通光的光栅片的支撑层。
光栅片的微纳结构层的材质为石英玻璃，其为正六方排布的方孔阵列，其孔间距为400nm，孔径为200*200nm，孔深度为600nm。光栅片微纳结构层通过纳米压印方法得到；其具体包括以下步骤：1)预处理：支撑层去离子水清洗干净，100℃烘干；2)涂胶：使用旋转匀胶机进行光刻胶旋涂，3秒5000转，光刻胶厚度为0.9微米；3)前烘：100℃下进行5分钟烘烤；
4)纳米压印：70℃下，压印膜与光刻胶接触压制，将压印模板上相同的图案转移到光刻胶上；5)后烘：热板烘烤，200℃下1分钟；6)显影：使用15wt％的氢氧化四甲基氨溶液浸泡20秒，之后纯水冲洗干净；7)图形转移：使用氯气、氢气、甲烷及氩气的混合气体(四者的体积比为1:1:4:1)作为刻蚀气体，使用感应耦合等离子体刻蚀法进行刻蚀，加热温度为100℃，工作气压为10mtorr，设备功率为200W，偏压功率为30W，时间为5分钟；8)去胶：浸泡在去胶液PR4(Futurrex)中60min，之后用纯水冲洗烘干。
基底与光栅片的耦合方式为静电键合法，具体包括：将基底与光栅片分别接到正极、负极，电压为500V，加热到450℃，反应时间为30min，通过Na离子向负极漂移，形成耗尽层，存在静电引力，使二者紧密接触。
本对比例的窗口元件的通光区在波长400-1100nm下的透过率为80％。
从实施例1-4及对比例1-3的数据可以看出，与实施例1对比，对比例1并未设置光栅片，故其通光区在波长400-1100nm下的透过率下降5％，这说明光栅片的设置有助于提高窗口元件在波长400-1100nm下的透过率；与实施例1对比，对比例2并未设置消光层，故其通光区在波长400-1100nm下的透过率下降3％，这说明消光层的设置有助于提高窗口元件在波长400-1100nm下的透过率；与实施例2对比，对比例3并未设置膜层，故其通光区在波长400-1100nm下的透过率下降14％，这说明膜层的设置有助于显著提高窗口元件在波长400-1100nm下的透过率；而本发明实施例1-4通过在基底10的背面设置光栅片30，通过光栅片30的支撑层31的两侧边缘的消光层吸收杂散光，光栅片30的微纳结构层32和膜层33的叠加作用增加光通量，使窗口元件的透过率大于92％。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
本发明中所述的数值范围包括此范围内所有的数值，并且包括此范围内任意两个数值组成的范围值。本发明所有实施例中出现的同一指标的不同数值，可以任意组合，组成范围值。
本发明权利要求和/或说明书中的技术特征可以进行组合，其组合方式不限于权利要求中通过引用关系得到的组合。通过权利要求和/或说明书中的技术特征进行组合得到的技术方案，也是本发明的保护范围。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种消杂光窗口元件，其特征在于，所述消杂光窗口元件包括基底，所述基底具有接收入射光的正面以及相对的背面，所述基底的背面设有光栅片，且所述基底和光栅片的两侧边缘设有消光层。
2.如权利要求1所述的消杂光窗口元件，其特征在于，所述基底为透明的有机玻璃或无机玻璃；所述基底的形状为平板形、球冠形、台阶形、凸面形或凹面形；所述基底的背面与光栅片的一面耦合。
3.如权利要求2所述的消杂光窗口元件，其特征在于，所述基底与光栅片耦合的方式为共熔键合、静电键合、直接键合、光学光胶法、光学胶粘接或玻璃焊料烧结。
4.如权利要求1所述的消杂光窗口元件，其特征在于，所述消光层的厚度为0.3-0.5mm；所述消光层的颜色为黑色、深灰色、棕色、浅棕色、茶色或银灰色；所述消光层在波长为400-1100nm下的透过率小于1％。
5.如权利要求1所述的消杂光窗口元件，其特征在于，所述光栅片包括依次连接的支撑层、微纳结构层及膜层；其中所述支撑层为透明材料，其与基底的背面耦合；所述微纳结构层为阵列结构；所述膜层为单一膜层或复合膜层；所述单一膜层为TiO2膜层、Al2O3膜层、HfO2膜层、Y2O3膜层、Na2O5膜层、Ta2O5膜层、ZnO膜层或MgF2膜层；所述复合膜层为TiO2/Al2O3复合膜层、TiO2/HfO2复合膜层、TiO2/Y2O3复合膜层，TiO2/Na2O5复合膜层，TiO2/Ta2O5复合膜层，TiO2/ZnO复合膜层、TiO2/MgF2复合膜层、Y2O3/Na2O5复合膜层、Y2O3/Ta2O5复合膜层、Y2O3/ZnO复合膜层或Y2O3/MgF2复合膜层；所述支撑层的两侧边缘设有消光层；所述消光层的颜色为黑色、深灰色、棕色、浅棕色、茶色或银灰色；所述消光层在波长为400-1100nm下的透过率小于1％。
6.如权利要求5所述的消杂光窗口元件，其特征在于，所述基底的正面和相对的背面为通光区，所述支撑层的正面和相对的背面为通光区；所述支撑层为透明的材料；所述支撑层为透明的有机玻璃或无机玻璃。
7.如权利要求5所述的消杂光窗口元件，其特征在于，所述微纳结构层位于支撑层的背面，两者完全贴合，其尺寸为纳米级，在10-900nm之间；所述微纳结构层为透明的氧化硅薄膜、有机玻璃或无机玻璃；所述微纳结构层为周期性排布的阵列结构，所述阵列结构具有圆形、三角形、方形、椭圆形、菱形、水滴形、六边形、线形等形状的凹痕、刻痕、凹槽、凹陷、划痕或孔洞。
8.如权利要求5所述的消杂光窗口元件，其特征在于，所述膜层在所述微纳结构层的阵列结构所在的一侧；所述膜层的厚度为纳米级或微米级；所述膜层的材质为Al2O3、TiO2、Ta2O5、HfO2、Y2O3、Na2O5、Ta2O5、ZnO或MgF2。所述支撑层的两侧边缘设有消光层；所述消光层的颜色为黑色、深灰色、棕色、浅棕色、茶色或银灰色；所述消光层在波长为400-1100nm下的透过率小于1％。
9.一种权利要求1-8任一项所述的消杂光窗口元件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)基底制备；2)光栅片制备；3)基底和光栅片耦合。
10.一种光学器件，其特征在于，其包括权利要求1-8任一项所述的消杂光窗口元件；所述光学器件为光学镜头、探测器窗口、图像倍增管窗口或光电倍增管窗口。
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