CN114355492B - 一种凹面镜制造方法、凹面镜以及合分波器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种凹面镜制造方法，属于光学元件领域，包括以下步骤：镀膜：在本体两侧分别镀制高反膜以及应力膜，所述应力膜的厚度大于所述高反膜的厚度；形变：应力膜的应力使本体弯曲，所述本体镀有应力膜一侧由于压应力形成凸面，所述本体镀有高反膜一侧由于形变形成凹面，本发明凹面镜制造方法通过镀制应力膜，使本体镀有应力膜一侧由于压应力形成凸面，本体镀有高反膜一侧由于形变形成凹面，不需要模压或者研磨抛光，制造成本低，并且分割后能够形成若干小型凹面镜，利于凹面镜的小型化，使凹面镜应用范围更广。本发明还涉及根据上述凹面镜制造方法制造的凹面镜以及包含上述凹面镜的合分波器。

Description

一种凹面镜制造方法、凹面镜以及合分波器
技术领域
本发明涉及光学元件领域，尤其是涉及凹面镜制造方法以及根据上述方法制造的凹面镜以及包含上述凹面镜的合分波器。
背景技术
凹面镜不但可以将光束进行光路的折返，同时也对可对光斑形状进行整形，在各类光学结构有比较多的应用。
凹面镜的凹面实现对光束整形的作用。凹面形态由模压或者传统研磨抛光本体的方式获得，并会在凹面表面镀制反射膜。反射膜具有比较高的反射率，达到折返光路的作用。
这种由模压或者传统研磨抛光本体的方式获得凹面的制造方法使凹面镜制造成本比较高并且不易小型化。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种制造成本低并且凹面镜易于小型化的凹面镜制造方法。
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之二在于提供一种制造成本低并且易于小型化的凹面镜。
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之三在于提供一种通过使用上述小型凹面镜，降低能量损失的合分波器。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
一种凹面镜制造方法，包括以下步骤：
镀膜：在本体两侧分别镀制高反膜以及应力膜，所述应力膜的厚度大于所述高反膜的厚度；
形变：应力膜的应力使本体弯曲，所述本体镀有应力膜一侧由于压应力形成凸面，所述本体镀有高反膜一侧由于形变形成凹面。
进一步的，还包括分割步骤，所述分割步骤位于所述形变步骤之后，所述分割步骤具体为：对镀有所述高反膜以及所述应力膜的本体进行分割，形成若干小型凹面镜。
进一步的，所述应力膜的厚度是所述高反膜厚度的3倍以上。
进一步的，所述应力膜的厚度是所述高反膜厚度的5-6倍。
进一步的，所述应力膜为介质膜。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现：
一种凹面镜，根据上述凹面镜制造方法制造，所述凹面镜包括本体、高反膜以及应力膜，所述高反膜以及所述应力膜分别镀制在所述本体两侧，所述应力膜的厚度大于所述高反膜的厚度，所述本体镀有所述应力膜一侧由于压应力形成凸面，所述本体镀有高反膜一侧由于形变形成凹面。
进一步的，所述应力膜的厚度是所述高反膜厚度的3倍以上。
进一步的，所述应力膜为介质膜。
本发明的目的之三采用如下技术方案实现：
一种合分波器，包括主体，所述主体一侧镀有增透膜以及高反膜，所述主体另一侧设有若干滤光片，所述合分波器还包括上述凹面镜，所述凹面镜位于若干所述滤光片之间对光束进行反射以及整形。
进一步的，所述凹面镜朝向所述主体一侧还设有增透膜。
相比现有技术，本发明凹面镜制造方法通过镀制应力膜，使本体镀有应力膜一侧由于压应力形成凸面，本体镀有高反膜一侧由于形变形成凹面，不需要模压或者研磨抛光，制造成本低，并且分割后能够形成若干小型凹面镜，利于凹面镜的小型化，使凹面镜应用范围更广。
附图说明
图1为本发明凹面镜制造方法的流程图；
图2为本发明凹面镜的剖视图；
图3为本发明合分波器的结构示意图。
图中：10、本体；20、应力膜；30、400、高反膜；40、凹面；100、凹面镜；200、主体；300、滤光片；500、增透膜；600、高斯光束。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在另一中间组件，通过中间组件固定。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在另一中间组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在另一中间组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
图1为本发明凹面镜制造方法的流程图，凹面镜制造方法包括以下步骤：
镀膜：在本体10两侧分别镀制高反膜30以及应力膜20，应力膜20的厚度大于高反膜30的厚度；
形变：应力膜20的应力使本体10弯曲，本体10镀有应力膜20一侧由于压应力形成凸面，本体10镀有高反膜30一侧由于形变形成凹面40。
分割：对镀有高反膜30以及应力膜20的本体10进行分割，形成若干小型凹面镜100。
本体10为玻璃材料。
应力膜20为介质膜。
高反膜30为介质高反膜或者金属高反膜，能够对光线产生折返作用。
应力膜20的厚度是高反膜30厚度的3倍以上。在本实施例中，应力膜20的厚度是高反膜30厚度的5-6倍。
介质膜在蒸镀过程中会对本体10产生应力。一般此应力表现为两种：一种是张应力，一种是压应力。在常规的介质膜镀制完成后，通常会表现为压应力。压应力会导致本体10弯曲，弯曲程度由压应力大小决定。而压应力大小则由膜层的厚度决定。因此应力膜20会对本体10产生压应力，使得此面会形成凸面，即中间高、四周低的效果。而在本体10的另外一面，则由于形变，会形成凹面40，即中间低，四周高，从而实现凹面40的效果。
通过控制应力膜20的膜层厚度和本体10的尺寸(调节厚度或者长宽)，相当于调节了压应力和本体10的抗弯能力，进而可以制作出曲率不同的凹面镜100。本发明的一具体实例中，在本体10的厚度为0.30mm情况下，应力膜20厚度达到30um，可使得凹面镜100曲率约200mm。
通过上述凹面镜制造方法，凹面40不需要模压或者研磨抛光，制造成本低，并且分割后能够形成若干小型凹面镜100，利于凹面镜100的小型化，使凹面镜100应用范围更广。
请继续参阅图2，为根据上述凹面镜制造方法制造的凹面镜100，凹面镜100包括本体10、应力膜20以及高反膜30。应力膜20以及高反膜30分别镀制在本体10两侧。镀有高反膜30的一侧形成凹面40。应力膜20的厚度是高反膜30厚度的3倍以上。在本实施例中，应力膜20的厚度是高反膜30厚度的5-6倍。本体10为玻璃材料。应力膜20为介质膜。高反膜30为介质高反膜或者金属高反膜，能够对光线产生折返作用。
请继续参阅图3，为上述凹面镜100应用于合分波器中。合分波器包括主体200、若干滤光片300以及凹面镜100。主体200一侧镀制有增透膜500以及高反膜400，若干滤光片300以及凹面镜100位于主体200另一侧。凹面镜100位于若干滤光片300之间。在本实施例中，若干滤光片300相对凹面镜100对称设置。若干滤光片300透过不同波长的光。
在现有技术中，直接在主体200上凹面镜100的对应位置镀制高反膜400，也能实现如图3所示的光路。但是实际应用过程中，由于此结构的光路较长(一般会达到30mm光路)，高斯光束600的光斑直径理论上会由于瑞利距离的限制，随传播距离的增大而增大。同时，由于滤光片300镀制了较厚的介质WDM膜，介质WDM膜在微观上形成了凸面镜的效果，会进一步使得高斯光束600的光斑扩大。最终，到达远端光路滤光片300的光斑直径会超出滤光片300的通光孔径，造成一部分的光束被遮挡，形成了一定程度上的能量损失。
而本申请中，使用凹面镜100后，凹面镜100不但具有反射镜的作用(替代高反膜400)，同时又有凹面40的整形作用。这样入射到凹面镜100之后的高斯光束600将被整形，光斑直径缩小。光斑直径数值可以通过调节凹面镜100的结构设计进行调整。具体的，是通过调节凹面镜100的应力膜20厚度和本体10的尺寸大小。因此，最终到达滤光片300的光斑直径都不超过滤光片300的通光孔径，达到低损耗传输的应用要求。
在本实施例中，仅使用了一个凹面镜100，亦可采用两个或两个以上的凹面镜100对光束进行重复整形和折返，也在本申请的保护范围。在本实施例中，滤光片300的数量为8个，因此合分波器为8个通道的合分波器。可以通过调节滤光片300的数量形成不同通道的合分波器。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进演变，都是依据本发明实质技术对以上实施例做的等同修饰与演变，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种凹面镜制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
镀膜：在本体两侧分别镀制高反膜以及应力膜，所述应力膜的厚度大于所述高反膜的厚度；
形变：应力膜的应力使所述本体弯曲，所述本体镀有应力膜一侧由于压应力形成凸面，所述本体镀有高反膜一侧由于形变形成凹面，形成中间本体、两侧整体分别为高反膜以及应力膜的凹面镜结构。
2.根据权利要求1所述的凹面镜制造方法，其特征在于：还包括分割步骤，所述分割步骤位于所述形变步骤之后，所述分割步骤具体为：对镀有所述高反膜以及所述应力膜的本体进行分割，形成若干小型凹面镜。
3.根据权利要求1所述的凹面镜制造方法，其特征在于：所述应力膜的厚度是所述高反膜厚度的3倍以上。
4.根据权利要求3所述的凹面镜制造方法，其特征在于：所述应力膜的厚度是所述高反膜厚度的5-6倍。
5.根据权利要求1所述的凹面镜制造方法，其特征在于：所述应力膜为介质膜。
6.一种凹面镜，其特征在于：根据权利要求1-5任意一项所述的凹面镜制造方法制造，所述凹面镜包括本体、高反膜以及应力膜，所述高反膜以及所述应力膜分别镀制在所述本体两侧，所述应力膜的厚度大于所述高反膜的厚度，所述本体镀有所述应力膜一侧由于压应力形成凸面，所述本体镀有高反膜一侧由于形变形成凹面。
7.根据权利要求6所述的凹面镜，其特征在于：所述应力膜的厚度是所述高反膜厚度的3倍以上。
8.根据权利要求6所述的凹面镜，其特征在于：所述应力膜为介质膜。
9.一种合分波器，包括主体，所述主体一侧镀有增透膜以及高反膜，所述主体另一侧设有若干滤光片，其特征在于：所述合分波器还包括如权利要求6所述的凹面镜，所述凹面镜位于若干所述滤光片之间对光束进行反射以及整形。
10.根据权利要求9所述的合分波器，其特征在于：所述凹面镜朝向所述主体一侧还设有增透膜。
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