CN113253373B - 一种闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片 - Google Patents
一种闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113253373B CN113253373B CN202110360966.6A CN202110360966A CN113253373B CN 113253373 B CN113253373 B CN 113253373B CN 202110360966 A CN202110360966 A CN 202110360966A CN 113253373 B CN113253373 B CN 113253373B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- blazed
- grating
- refractive index
- index material
- material film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 239000011521 glass Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 67
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 100
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 41
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 22
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 19
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 19
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 18
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 14
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 14
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 13
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 11
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 10
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 claims description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 8
- 229910009815 Ti3O5 Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000007735 ion beam assisted deposition Methods 0.000 claims description 7
- 239000012788 optical film Substances 0.000 claims description 7
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 6
- 230000037452 priming Effects 0.000 claims description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000007888 film coating Substances 0.000 claims description 4
- 238000009501 film coating Methods 0.000 claims description 4
- 238000010849 ion bombardment Methods 0.000 claims description 4
- 238000003475 lamination Methods 0.000 claims description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims 15
- 239000003086 colorant Substances 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 12
- 238000013461 design Methods 0.000 description 11
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 9
- AZCUJQOIQYJWQJ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-) titanium(4+) trihydrate Chemical compound [O-2].[O-2].[Ti+4].O.O.O AZCUJQOIQYJWQJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 8
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 6
- 238000011161 development Methods 0.000 description 5
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 5
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 5
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 3
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 3
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 2
- 230000002547 anomalous effect Effects 0.000 description 1
- 208000003464 asthenopia Diseases 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002845 discoloration Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/18—Diffraction gratings
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/18—Diffraction gratings
- G02B5/1847—Manufacturing methods
- G02B5/1857—Manufacturing methods using exposure or etching means, e.g. holography, photolithography, exposure to electron or ion beams
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/18—Diffraction gratings
- G02B5/1866—Transmission gratings characterised by their structure, e.g. step profile, contours of substrate or grooves, pitch variations, materials
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02C—SPECTACLES; SUNGLASSES OR GOGGLES INSOFAR AS THEY HAVE THE SAME FEATURES AS SPECTACLES; CONTACT LENSES
- G02C7/00—Optical parts
- G02C7/02—Lenses; Lens systems ; Methods of designing lenses
- G02C7/022—Ophthalmic lenses having special refractive features achieved by special materials or material structures
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Ophthalmology & Optometry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Abstract
本发明提供了一种闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片及其制备方法。根据本发明的闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片，包括：打底层以及形成在打底层上的交替叠层；其中交替叠层包括高折射率材料膜层和低折射率材料膜层；在交替叠层中形成锯齿形倾斜度闪耀角式透射形体闪耀衍射光栅槽。
Description
技术领域
本发明涉及一种闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片。
背景技术
光栅是一种重要的高分辨率成像光谱的核心器件，实际应用中为将尽可能多的光能集中在某一特定的衍射级次上，会将光栅栅槽衍射的大部分能量由零级主极大方向(或光线几何光学传播方向)转移到所需的级次上，这样可使得大部分光能量集中在预定的衍射级次上；从这个方向探测时，光谱的强度最大，这种现象称为闪耀；相应的这种光栅称为闪耀光栅。闪耀使得光栅的衍射效率得到大大的提高。
闪耀光栅是一种能够对光的振幅及相位产生周期性调制效应的光学元件，它的刻槽光栅形成倾斜度闪耀角β(如图1所示，其中“0”、“+1”、“-1”、“+2”标示了相应光线)，通过控制刻槽的光栅形状各参量，从而使刻槽面(相当于单缝)衍射的中央极大和诸槽面间(缝间)干涉零级主极大分开，将光能量从干涉零级主极大，即零级光谱，转移并集中到不同级的干涉主极大光谱上，实现光谱的高效率闪耀。
目前，国际技术上制作锯齿形闪耀光栅几乎都采用机械刻划凹面光栅的精密机械技术或使用电子束/离子束进行光刻胶的沉积、曝光、显影、刻蚀等系列复杂的化学工艺制程。
具体地，现有国际技术上制作锯齿形闪耀光栅主要采用如下几类制作方法：
机械刻划：采用金刚石刻刀在基底材料上刻划闪耀光栅，但须进行金刚石刻刀寿命管控磨损度及精度，需定期进行更换且造价非常昂贵，这种机械式刻划光栅方法必须使用非常昂贵的超精密加工设备且精细度及稳定度不佳与容易产生位移误差(鬼线)，光栅之等间距/变间距/倾斜斜率/弧矢方向/弯曲度或光栅槽深度等的精度不稳定，表面粗糙度及面形误差大，不仅容易产生鬼线/杂散光/反常色散，造成视野颜色失真，也严重降低了衍射效率；
电子束刻蚀：采用控制曝光剂量的化学工艺进行电子束直写光刻胶，光刻胶历经沉积.曝光.显影.刻蚀等系列复杂的化学工艺技术形成闪耀光栅，制作过程包含显影液浓度和温度、显影时间、后烘温度和时间、化学清洁等，生产制程多且复杂度极高，纳米参数难以精确管控，尤其是化学刻蚀工艺容易造成严重环境污染问题，造成日后需付出更高昂贵的善后处理代价，且存在相邻区域间的接缝误差、精度误差、槽形误差；
离子束刻蚀：采用进行光刻胶的沉积.曝光.显影.刻蚀等系列复杂的化学工艺技术，通过在基底上形成表面浮雕光刻胶光栅掩模，再以此光栅掩模进行Ar氩离子束刻蚀，利用掩模对离子束的遮挡效果，对材料溅射作用达到去除光刻胶，使基底的不同位置先后被刻蚀而在基底上得到光栅槽形，制作过程包含显影液浓度和温度、显影时间、后烘温度和时间、化学清洁等，生产制程多且复杂度极高，纳米参数难以精确管控，尤其是化学刻蚀工艺容易造成严重环境污染问题，造成日后需付出更高昂贵的善后处理代价，光栅缺点为槽形精度及闪耀角精度不易管控。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片及其制备方法，其中同时并用电子束蒸镀高低折射率互相交替叠加的周期性镀膜膜堆，利用准分子激光双光束干涉原理与结合空间光场调制技术，在整体膜堆上进行准分子激光直写锯齿形闪耀角式透射形体闪耀衍射光栅槽，由于多层全介质式锯齿形倾斜闪耀光栅是一种角色散元件，即不同波长的光具有特定的衍射角。当入射波长约为0.5倍光栅周期时，锯齿形倾斜度闪耀角式透射形体闪耀衍射光栅展现出明显的偏振现象及具有优异的闪耀特性，在膜层内的所有反射光发生相消干涉，得到很强的反射传输，衍射效率可达90％以上，锯齿形闪耀光栅是光栅栅距均匀一致的一种光栅结构，锯齿形闪耀光栅的反射点之间的距离总是相等的，应用在可见光波段时，这种光栅包括了无数个可反射可见光特定波长的反射点，具有衍射滤波不同的光波波长特性。
根据本发明，提供了一种闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片，包括：打底层以及形成在打底层上的交替叠层；其中交替叠层包括高折射率材料膜层和低折射率材料膜层；在交替叠层中形成锯齿形倾斜度闪耀角式透射形体闪耀衍射光栅槽。
优选地，每个高折射率材料膜层和每个低折射率材料膜层的厚度都为光学中心波长四分之一光学膜厚。
优选地，高折射率材料膜层是高折射率膜料Ti3O5五氧化三钛镀膜膜层；低折射率材料膜层是低折射率膜料SiO2二氧化硅镀膜膜层。
优选地，闪耀光栅槽顶角为80°～90°，设计闪耀光栅闪耀角为3°～45°，设计闪耀光栅周期为1um～5um，设计光栅槽槽深为0.1um～0.6um。
优选地，交替叠层包括3～8个高折射率材料膜层和低折射率材料膜层。
根据本发明，还提供了一种闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片的制备方法，包括：
第一步骤：在镜片基片上进行离子辅助轰击以沉积电子束蒸镀从而沉积二氧化硅打底层；
第二步骤：以电子束蒸发镀膜加以离子束辅助沉积技术，在二氧化硅打底层上依次进行采用高折射率膜料和低折射率膜料互相交替叠加的蒸镀方法，在镜片基片上交替蒸镀高折射率材料膜层和低折射率材料膜层；
第三步骤：利用准分子激光双光束干涉原理，结合空间光场调制技术，在整体膜堆上形成锯齿形倾斜度闪耀角式透射形体闪耀衍射光栅槽。
优选地，在第一步骤中，离子轰击时间为1min～5min，背景真空度为1×10-3Pa～9×10-3Pa，氧压为1×10-2Pa～8×10-2Pa。
优选地，每个高折射率材料膜层和每个低折射率材料膜层的厚度都为光学中心波长四分之一光学膜厚。
优选地，高折射率材料膜层是高折射率膜料Ti3O5五氧化三钛镀膜膜层；低折射率材料膜层是低折射率膜料SiO2二氧化硅镀膜膜层。
优选地，闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片包括3～8个高折射率材料膜层和低折射率材料膜层。
优选地，闪耀光栅槽顶角为80°～90°，设计闪耀光栅闪耀角为3°～45°，设计闪耀光栅周期为1um～5um，设计光栅槽槽深为0.1um～0.6um。
附图说明
结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：
图1是锯齿形闪耀光栅各级光路结构示意图。
图2示意性地示出了根据本发明优选实施例的锯齿形闪耀光栅结构各参量图例。
图3示意性地示出了根据本发明优选实施例的闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片的示意图。
图4示意性地示出了根据本发明优选实施例的闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片的制备方法的流程图。
图5示意性地示出了根据本发明优选实施例的闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片镀膜膜堆整体结构的示意图。
图6示意性地示出了根据本发明优选实施例的闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片的制备方法得到的眼镜镜片膜层SEM扫描电镜照。
图7示意性地示出了根据本发明优选实施例的闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片的制备方法得到的实现可见光宽光谱多波长闪耀衍射的效率曲线。
图8示意性地示出了根据本发明优选实施例的闪耀光栅反射技术可见光变色的眼镜镜片闪耀光栅可见光波段衍射光强度与入射光波长及入射角θ的对应关系。
需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
具体实施方式
为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。
本发明公开一种闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片及其制备方法，首创开发由高折射率膜料Ti3O5五氧化三钛镀膜膜层与低折射率膜料SiO2二氧化硅镀膜进行周期性高低折射率膜料互相交替叠加的电子束蒸镀加以离子束辅助沉积(IBAD)镀膜膜堆膜层，并采用准分子激光器光源，通过激光双光束干涉原理，结合空间光场调制技术，在整体膜堆上进行准分子激光直写锯齿形闪耀角式透射形体闪耀衍射光栅槽，形成不同的锯齿形倾斜度闪耀角式透射形体闪耀衍射光栅槽。由于多层全介质式锯齿形倾斜闪耀光栅是一种角色散元件，即不同入射波长的光具有特定的衍射角，当入射波长约为0.5倍光栅周期时，锯齿形倾斜度闪耀角式透射形体闪耀衍射光栅展现出明显的偏振现象及具有优异的闪耀特性，在膜层内的所有反射光发生相消干涉，得到很强的反射传输，衍射效率可达90％以上。
<第一实施例>
本发明的闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片在设计上同时采用同时并用电子束蒸镀高低折射率互相交替叠加的周期性镀膜膜堆及准分子激光双光束干涉原理与结合空间光场调制技术，在整体膜堆上进行准分子激光直写锯齿形闪耀角式透射形体闪耀衍射光栅槽，锯齿形闪耀光栅反射其实就是满足布拉格衍射条件的反射型，它是指这种光栅被引用到周期性光栅结构中。当应用在可见光波段时，不同入射波长的光具有特定的衍射角，不同波长的光在入射锯齿形光栅槽倾斜度闪耀角进行反射设定的波长及透射其他波长，具有衍射滤波不同的光波波长特性。
具体地，图2示意性地示出了根据本发明优选实施例的锯齿形闪耀光栅结构各参量图例。其中，θ为入射光与整体光栅面法线的夹角，α为闪耀光栅槽顶角，β为闪耀光栅闪耀角，d为闪耀光栅周期，h为闪耀光栅槽深，x和z标示了相应坐标轴。
图3示意性地示出了根据本发明优选实施例的闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片的示意图。
如图3所示，根据本发明优选实施例的闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片包括：打底层10以及形成在打底层10上的交替叠层；其中交替叠层包括高折射率材料膜层20和低折射率材料膜层20；在交替叠层中形成锯齿形倾斜度闪耀角式透射形体闪耀衍射光栅槽。
其中，每个高折射率材料膜层和每个低折射率材料膜层的厚度都为光学中心波长四分之一光学膜厚。
优选地，高折射率材料膜层20是高折射率膜料Ti3O5五氧化三钛镀膜膜层。优选地，低折射率材料膜层20是低折射率膜料SiO2二氧化硅镀膜膜层。
优选地，交替叠层包括3～8个高折射率材料膜层20和低折射率材料膜层20。
开发锯齿形闪耀光栅眼镜镜片进行反射设定的波长及透射其他波长，有着高光谱选择性和卓越的透明质量，使得眼镜镜片在日常生活中的光强度变化时产生镜片颜色酷炫切换变化，同时减少强光造成的视觉疲劳和不适感，实现阻挡强光，能够享受适当舒适光强的视觉，提供用户防护强光入射伤眼，并体验镜片颜色变换的酷炫效果，意义重大、发展潜力巨大。
<第二实施例>
图4示意性地示出了根据本发明优选实施例的闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片的制备方法的流程图。
如图4所示，根据本发明优选实施例的闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片的制备方法包括：
第一步骤S1：在镜片基片上进行离子辅助轰击以沉积电子束蒸镀从而沉积二氧化硅打底层；
优选地，在第一步骤中，离子轰击时间为1min～5min，背景真空度为1×10-3Pa～9×10-3Pa，氧压为1×10-2Pa～8×10-2Pa。而且优选地，第一步骤采用光学监控以及石英晶体监控方法对膜厚进行监控。这种工艺条件的优点是所制备的镀膜膜层附着牢固、结构致密、环境稳定性好，完全满足相关的环境试验要求。
第二步骤S2：以电子束蒸发镀膜加以离子束辅助沉积技术，在二氧化硅打底层上依次进行采用高折射率膜料和低折射率膜料互相交替叠加的蒸镀方法，在镜片基片上交替蒸镀高折射率材料膜层和低折射率材料膜层；
其中，每个高折射率材料膜层和每个低折射率材料膜层的厚度都为光学中心波长四分之一光学膜厚。
优选地，高折射率膜料和低折射率膜料分别是五氧化三钛和二氧化硅。由此，第二步骤进行高折射率膜料Ti3O5五氧化三钛镀膜膜层与低折射率膜料SiO2二氧化硅镀膜膜层互相交替叠加构成膜堆膜层的电子束蒸发镀膜。
优选地，第二步骤中采用光学监控以及石英晶体监控方法对膜厚进行监控。第二步骤的工艺优点是所制备的镀膜膜层附着牢固、结构致密、环境稳定性好，完全满足相关的环境试验要求。
得到的结构如图5所示根据，其中H表示光学中心波长四分之一光学膜厚的高折射率膜料Ti3O5五氧化三钛镀膜膜层，L表示光学中心波长四分之一光学膜厚的低折射率膜料SiO2二氧化硅镀膜膜层。例如，其中的膜系的光学中心波长设为550nm。
第三步骤S3：利用准分子激光双光束干涉原理，结合空间光场调制技术，在整体膜堆上形成锯齿形倾斜度闪耀角式透射形体闪耀衍射光栅槽。
具体地，该锯齿形倾斜度闪耀角式透射形体闪耀衍射光栅槽是准分子激光直写周期性锯齿形闪耀角式透射形体闪耀衍射光栅槽。
对于形成锯齿形倾斜度闪耀角式透射形体闪耀衍射光栅槽，锯齿形闪耀光栅反射其实就是满足布拉格衍射条件的反射型，它是指这种光栅被引用到周期性光栅结构中。当应用在可见光波段时，不同入射波长的光具有特定的衍射角，不同波长的光在入射锯齿形光栅槽倾斜度闪耀角进行反射设定的波长及透射其他波长，具有衍射滤波不同的光波波长特性，由于多层全介质式倾斜闪耀光栅是一种角色散元件，即不同波长的光具有特定的衍射角。在设定的衍射工作波长时，两个相邻界面处反射光的光程差为半个波长，因此，在膜层内的所有反射光发生相消干涉，得到很强的反射传输。
优选地，锯齿形闪耀光栅各参量如下：设计闪耀光栅槽顶角α为80°～90°，设计闪耀光栅闪耀角β为3°～45°，设计闪耀光栅周期d为1um～5um，设计光栅槽槽深h为0.1um～0.6um，设计刻线密度为200line/mm～1800line/mm。例如如图6所示。得到的产品的参数可以如图7和图8所示。
对于制备方法，例如，优选的生产制程参数如下：
1、镜片基片与蒸发物距离40cm～90cm，基片长晶温度为40℃～80℃，充氧量20～180SCCM，束流密度100mA～120mA,工作时真空度为1×10^(-3)Pa～9×10^(-3)Pa；镀膜前离子轰击1分钟～5分钟；
2、低折射率膜料SiO2二氧化硅的沉积速率0.6nm/s～6.0nm/s；高折射率膜料Ti3O5五氧化三钛的沉积速率0.4nm/s～5.0nm/s；
3、电子枪功率保持在50％～80％；电子枪阳极电压100V～130V，阳极电流3A～10A；阴极电压20V～50V，阴极电流12A～20A；停镀后再降温半小时之后充气真空室取出镜片。
本发明采用严格的耦合波方法分析光栅结构参量对其衍射效率的影响而得到了适当的闪耀光栅锯齿形倾斜度闪耀角度、槽深、光栅周期等结构参量以及波长与衍射效率的关系，锯齿形闪耀光栅是光栅栅距均匀一致的一种光栅结构，锯齿形闪耀光栅的反射点之间的距离总是相等的，这种光栅包括了无数个可反射特定波长的反射点；另在硬件技术采用电子束蒸发镀膜加以离子束辅助沉积(IBAD)，优点是所制备的薄膜附着牢固、结构致密、环境稳定性好，完全满足相关的环境试验要求，所蒸镀的周期性高低折射率膜层互相交替堆叠的膜堆膜层膜层，导入光学等效导纳值的调节，优化出可见光全带宽膜系。
经实施例证明，由于锯齿形闪耀光栅中的衍射属于矢量衍射，在两材料的每个界面处都发生菲涅尔反射，该锯齿形光栅结构直接在膜堆膜层上直写光刻，直接利用了不同高低折射率膜料膜层的折射率差，而得到了非常大的反射效果，不同的光源波长以不同入射角入射锯齿形闪耀光栅后会有不同的谐振峰，光栅的反射波长和光谱的反射率等特性也会随之变化。反射峰是由锯齿形闪耀光栅的周期决定的，锯齿形闪耀光栅条件为两个锯齿之间衍射光束的相位延迟刚好是2π的整数倍。锯齿形闪耀光栅结构的反射效果，能够精确到光和每个光栅结构的相互作用，当我们将光栅槽设计为锯齿形光栅结构，则有效地减少入射光的散射，获得更大的反射率。在可见光工作波长时，两个相邻界面处反射光的光程差为半个波长，在界面处的所有反射光发生相消干涉，得到很强的反射，其衍射效率与锯齿形闪耀光栅倾斜度闪耀角、光栅槽深、光栅周期以及波长等结构参量有关，当一束光入射到达锯齿形闪耀光栅时，满足布拉格条件的都发生布拉格反射，而满足某阶辐射模式条件的光将耦合透射，锯齿形闪耀光栅的反射特性，反射谱的中心波长会向长波长方向移动，所以，锯齿形闪耀光栅不同闪耀角的情况下会有不同的谐振峰，锯齿形闪耀光栅的反射波长和光谱的反射率等特性也会随之变化。锯齿形透射形体闪耀衍射光栅槽上的倾斜度闪耀角与不同的入射光源波长产生不同衍射关系，锯齿形透射形体闪耀衍射光栅槽的零级衍射效率随着入射光方位角(入射面与光栅槽矢量的夹角)的不同具有对入射光波长的选择性，即随不同的入射方位角入射时，达到最大衍射效率的波长是不同的，应用在可见光波段时，不同入射波长的光具有特定的衍射角，不同波长的光在入射锯齿形光栅槽倾斜度闪耀角进行反射设定的波长及透射其他波长，具有衍射滤波不同的光波波长特性。
需要说明的是，除非特别指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (4)
1.一种闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片，其特征在于包括：打底层以及形成在打底层上的交替叠层；其中交替叠层由高折射率材料膜层和低折射率材料膜层交替叠加形成；在交替叠层中形成锯齿形倾斜度闪耀角式透射形体闪耀衍射光栅槽；所述高折射率材料膜层是高折射率膜料Ti3O5五氧化三钛镀膜膜层，所述低折射率材料膜层是低折射率膜料SiO2二氧化硅镀膜膜层；闪耀光栅槽顶角为80°～90°，设计闪耀光栅闪耀角为3°～45°，设计闪耀光栅周期为1um～5um，设计光栅槽槽深为0.1um～0.6um；
所述闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片的锯齿形倾斜度闪耀角式透射形体闪耀衍射光栅槽的制备方法包括：
第一步骤：在镜片基片上进行离子辅助轰击以沉积电子束蒸镀从而沉积二氧化硅打底层；
第二步骤：以电子束蒸发镀膜加以离子束辅助沉积技术，在二氧化硅打底层上依次进行采用高折射率膜料和低折射率膜料互相交替叠加的蒸镀方法，在镜片基片上交替蒸镀高折射率材料膜层和低折射率材料膜层；
第三步骤：利用准分子激光双光束干涉原理，结合空间光场调制技术，在整体膜堆上形成锯齿形倾斜度闪耀角式透射形体闪耀衍射光栅槽。
2.根据权利要求1所述的闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片，其特征在于，每个高折射率材料膜层和每个低折射率材料膜层的厚度都为光学中心波长四分之一光学膜厚。
3.根据权利要求1或2所述的闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片，其特征在于，交替叠层包括3～8个高折射率材料膜层和低折射率材料膜层。
4.根据权利要求1或2所述的闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片，其特征在于，在第一步骤中，离子轰击时间为1min～5min，背景真空度为1×10-3Pa～9×10-3Pa，氧压为1×10-2Pa～8×10-2Pa。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110360966.6A CN113253373B (zh) | 2021-04-02 | 2021-04-02 | 一种闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110360966.6A CN113253373B (zh) | 2021-04-02 | 2021-04-02 | 一种闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113253373A CN113253373A (zh) | 2021-08-13 |
| CN113253373B true CN113253373B (zh) | 2022-05-31 |
Family
ID=77220212
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110360966.6A Active CN113253373B (zh) | 2021-04-02 | 2021-04-02 | 一种闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113253373B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116990895B (zh) * | 2023-08-29 | 2024-02-23 | 广州鑫铂颜料科技有限公司 | 一种具有小角度色移效果的全介质结构色薄膜 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1449942A (zh) * | 2002-04-05 | 2003-10-22 | 弗莱克斯产品公司 | 色衍射颜料和箔片 |
| CN102466980A (zh) * | 2010-11-12 | 2012-05-23 | 中国科学院微电子研究所 | 基于电子束光刻和x射线曝光制作多层膜闪耀光栅的方法 |
| CN102681066A (zh) * | 2012-05-23 | 2012-09-19 | 天津大学 | 高效率宽角度的耦合光栅 |
| CN105068166A (zh) * | 2014-05-27 | 2015-11-18 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种高线密度极紫外多层膜闪耀光栅的制备方法 |
| JP2016062015A (ja) * | 2014-09-19 | 2016-04-25 | 株式会社島津製作所 | ブレーズド型回折格子およびその製造方法 |
| CN109445096A (zh) * | 2018-11-06 | 2019-03-08 | 天津大学 | 一种全彩倾斜波导投影显示系统 |
| CN112526645A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-03-19 | 艾普偏光科技(厦门)有限公司 | 一种法布里-珀罗技术可见光变色的镜片及其制备方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103847289B (zh) * | 2012-11-29 | 2016-03-23 | 中钞特种防伪科技有限公司 | 具有再现隐藏图像的光学防伪元件及用其制成的产品 |
| CN104237988A (zh) * | 2014-09-04 | 2014-12-24 | 兰州空间技术物理研究所 | 一种高衍射效率闪耀光栅结构 |
| CN109856718B (zh) * | 2018-12-31 | 2023-11-10 | 苏州大学 | 低偏振度二维二元闪耀光栅 |
| CN110632689B (zh) * | 2019-08-16 | 2021-11-16 | 诚瑞光学(常州)股份有限公司 | 表面浮雕光栅结构的制作方法 |
-
2021
- 2021-04-02 CN CN202110360966.6A patent/CN113253373B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1449942A (zh) * | 2002-04-05 | 2003-10-22 | 弗莱克斯产品公司 | 色衍射颜料和箔片 |
| CN102466980A (zh) * | 2010-11-12 | 2012-05-23 | 中国科学院微电子研究所 | 基于电子束光刻和x射线曝光制作多层膜闪耀光栅的方法 |
| CN102681066A (zh) * | 2012-05-23 | 2012-09-19 | 天津大学 | 高效率宽角度的耦合光栅 |
| CN105068166A (zh) * | 2014-05-27 | 2015-11-18 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种高线密度极紫外多层膜闪耀光栅的制备方法 |
| JP2016062015A (ja) * | 2014-09-19 | 2016-04-25 | 株式会社島津製作所 | ブレーズド型回折格子およびその製造方法 |
| CN109445096A (zh) * | 2018-11-06 | 2019-03-08 | 天津大学 | 一种全彩倾斜波导投影显示系统 |
| CN112526645A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-03-19 | 艾普偏光科技(厦门)有限公司 | 一种法布里-珀罗技术可见光变色的镜片及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113253373A (zh) | 2021-08-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10274650B2 (en) | Diffractive waveplate lenses and applications | |
| US4756602A (en) | Narrowband optical filter with partitioned cavity | |
| US7771045B2 (en) | Polarized eyewear | |
| US5606434A (en) | Achromatic optical system including diffractive optical element | |
| KR910000614B1 (ko) | 경사 굴절률 비구형 결합기 및 이를 사용하는 표시 시스템 | |
| Duyar et al. | Design and preparation of antireflection and reflection optical coatings | |
| CN114815233B (zh) | 增强现实的显示设备 | |
| CN113703191B (zh) | 一种倾斜光栅防止或减缓近视的眼镜镜片及其制备方法 | |
| CN113253373B (zh) | 一种闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片 | |
| JPS5842003A (ja) | 偏光板 | |
| US20210263190A1 (en) | Achromatic multi-zone metalens | |
| CN213903843U (zh) | 一种远红外硅基超透镜增透膜及超透镜 | |
| CN111638572B (zh) | 一种3D结构光940nm窄带滤光片及其制备方法 | |
| CN112526645A (zh) | 一种法布里-珀罗技术可见光变色的镜片及其制备方法 | |
| CN112925111A (zh) | 一种透射型偏振衍射光栅全息的眼镜镜片及其制备方法 | |
| CN212808824U (zh) | 一种镀膜线偏振效应同时视角颜色变化的镜片结构 | |
| CN208399717U (zh) | 一种线栅偏振器的制造系统 | |
| JPS58223101A (ja) | 多面鏡の製造方法 | |
| CN112925117A (zh) | 一种rgb三色导膜可见光变色的眼镜镜片及制备方法 | |
| CN210222375U (zh) | 一种金属介质组合中性分光膜的分光镜 | |
| Roberts et al. | Implementing achromatic diffractive waveplate optics with thin, uniformly birefringent layers | |
| CN113126324A (zh) | 一种导模共振波导光栅可见光变色的镜片及其制备方法 | |
| US11927780B2 (en) | Dielectric grating apparatus | |
| JPS5941163B2 (ja) | 多層干渉膜 | |
| CN220961903U (zh) | 一种全介质蓝变黑结构色薄膜及系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 361028 area a on the first floor, area a on the second floor and area a on the third to fifth floors, No. 128, Houxiang South Road, Haicang District, Xiamen City, Fujian Province Patentee after: Eyepol Polarizing Technology (XIAMEN) Co.,Ltd. Address before: 361028 area a on the first floor, area a on the second floor and area a on the third to fifth floors, No. 128, Houxiang South Road, Haicang District, Xiamen City, Fujian Province Patentee before: EYEPOL POLARIZING TECHNOLOGY (XIAMEN) Co.,Ltd. |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A Shining Grating Technology for Visible Light Discoloration of Glasses Lenses Effective date of registration: 20230817 Granted publication date: 20220531 Pledgee: Bank of China Limited Xiamen Huli sub branch Pledgor: Eyepol Polarizing Technology (XIAMEN) Co.,Ltd. Registration number: Y2023980052635 |
|
| CP02 | Change in the address of a patent holder | ||
| CP02 | Change in the address of a patent holder |
Address after: No. 10 Hutou Road, Haicang District, Xiamen City, Fujian Province, 361000 Patentee after: Eyepol Polarizing Technology (XIAMEN) Co.,Ltd. Address before: 361028 area a on the first floor, area a on the second floor and area a on the third to fifth floors, No. 128, Houxiang South Road, Haicang District, Xiamen City, Fujian Province Patentee before: Eyepol Polarizing Technology (XIAMEN) Co.,Ltd. |