CN115201949A - 宽带反射镜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开宽带反射镜，其包括基体，基体的表面上沿厚度方向上设有交替堆叠布置的高折率膜层和低折射率膜层，所述高折率膜层的材料为Ge:H。利用Ge:H制成反射镜的反射带宽远大于常规材料，且膜层少，膜层薄，成本低，有利于面型控制，减小成像时的波前误差。
Description
技术领域
本发明涉及光学镜片领域，尤其涉及红外波段的宽带反射镜。
背景技术
红外反射镜在光学成像、检测、遥感和通讯等应用广泛。特别是，近年来1.3um和1.5um波段激光大量用于3D成像、激光雷达等，推动了红外反射镜进一步进入消费领域。
相对于由金(Au),银(Ag),铝(Al)等材料构成的常规的金属反射镜，多数金属膜是“软膜”，即使在外层再加一层硬介质氧化保护膜，其在膜层牢固性上与介质反射膜对比还是有所差距。而由Ta2O5、TiO2、Nb2O5、SiO2等材料镀制的介质反射镜，可靠性较好，但反射带宽受限于折射率，只能通过增加反射膜堆实现大的反射带宽，无形中增加了成本的压力。同时随着膜层数的增加，层间应力不断累积，脱模的风险也不断增加，这都制约了反射镜在大带宽场合的应用。
针对以存在的问题，本发明提出了一个新的方案，在保证反射镜的可靠性前提下，极大的提升反射带的带宽，还具备膜层薄，成本低，面形好，波前误差小的特点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种极大提升反射带的带宽，并且成本低、能有效减小成像时波前误差的宽带反射镜。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
宽带反射镜，包括基体，基体的表面上沿厚度方向上设有交替堆叠布置的高折率膜层和低折射率膜层，所述高折率膜层的材料为Ge:H，高折射率膜层在1.2um到2.5um波长范围内折射率大于4.0。
作为优选，其高折射率材料Ge:H在1.5um波段折射率n大于4.2，消光系数k小于0.0015。
作为优选，所述低折射率膜层的材料为TiO2、Nb2O5、Ta2O5、SiO2、SixNy、SiH、SiOxHy中的一种或两种以上的混合物。
作为优选，所述基底的材料为硅材料、基于二氧化硅材料的玻璃、塑料、蓝宝石、碳化硅、钢化玻璃其中的一种或两种以上的混合物。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明；
图1为本发明宽带反射镜的示意图；
图2为实施例1和对比例1、2反射镜的反射率和波长的关系图；
图3为实施例1和对比例1、2反射镜的反射带宽和整体膜系厚度的关系图。
具体实施方式
下面结合实例和对比例对发明进一步说明
如图1所示，本发明宽带反射镜，包括基体1，及基体的表面上沿厚度方向上设有交替堆叠布置的高折率膜层2和低折射率膜层3，所述高折率膜层2的材料为Ge:H，高折射率膜层在1.2um到2.5um波长范围内折射率大于4.0。
其高折射率材料Ge:H在1.5um波段折射率n大于4.2，消光系数k小于0.0015。
所述低折射率膜层的材料为TiO2、Nb2O5、Ta2O5、SiO2、SixNy、SiH、SiOxHy中的一种或两种以上的混合物。
所述基底的材料为硅材料、基于二氧化硅材料的玻璃、塑料、蓝宝石、碳化硅、钢化玻璃其中的一种或两种以上的混合物。
实施例1
如图1-3所示，本实例为高折射率材料2和低折射率材料3在基体1上交替堆叠而成的而成的红外反射镜，其反射带宽中心在1.55um附近。
其中两种折射率材料交替堆叠顺序如下：
基体1的材料为K9的光学玻璃。
高折射率材料2为Ge:H，在1.55um附近折射率约为4.21。
低折射率材料1为SiO2，在1.55um附近折射率约为1.45。
高折射率膜层2和低折射率膜层3镀后经过退火。
如图2、3所示，本发明的反射镜，在反射率为90％的处的反射带宽约为1168nm，在1.55um处反射率大于99％，膜系总厚度约为0.85um，并且可以满足通讯类、汽车类产品的相关可靠性需求。
对比例1
一种由高折射率材料Ta2O5和低折射率材料SiO2交替堆叠而成，反射带宽中心在1.55um处的反射镜。
其中两种折射率材料交替堆叠顺序如下：
基体的材料为K9的光学玻璃。
高折射率材料Ta2O5，在1.55um附近折射率约为2.08。
低折射率材料SiO2，在1.55um附近折射率约为1.45。
如图2、3所示，在反射率为90％的处的反射带宽约为365nm，在1.55um处反射率大于99％，膜系总厚度约为3.83um。
对比例2
一种由高折射率材料Si:H和低折射率材料SiO2交替堆叠而成，反射带宽中心在1.55um处的反射镜。
其中两种折射率材料交替堆叠顺序如下：
基体的材料为K9的光学玻璃。
高折射率材料Si:H，在1.55um附近折射率约为3.39。
低折射率材料SiO2，在1.55um附近折射率约为1.45。
如图2、3所示，在反射率为90％的处的反射带宽约为858nm，在1.55um处反射率大于99％，膜系总厚度约为1.35um。
结合实施例1和对比例1、2，由于Ge:H的折射率比Ta2O5和Si:H更高，这意味着利用Ge:H的反射镜，在1um到2.5um的波长范围内可以实现远大于常规材料的反射带宽和极薄的膜系厚度，增大带宽有利于容纳更大的接收角，膜系厚度减薄除了降低成本外，还能有效的改善反射镜的面型，减小成像时的波前误差。
上面结合附图对本发明的实施加以描述，但是本发明不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式是示意性而不是加以局限本发明，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，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (4)
1.宽带反射镜，包括基体，基体的表面上沿厚度方向上设有交替堆叠布置的高折率膜层和低折射率膜层，其特征在于：所述高折率膜层的材料为Ge: H，高折射率膜层在1.2 um到2.5 um波长范围内折射率大于4.0。
2.根据权利要求1所述的宽带反射镜，其特征在于：其高折射率材料Ge:H在1.5 um波段折射率n 大于 4.2，消光系数k小于0.0015。
3.根据权利要求1所述的宽带反射镜，其特征在于：所述低折射率膜层的材料为TiO2、Nb2O5、Ta2O5、SiO2、SixNy、SiH、SiOxHy中的一种或两种以上的混合物。
4.根据权利要求1所述的宽带反射镜，其特征在于：所述基底的材料为硅材料、基于二氧化硅材料的玻璃、塑料、蓝宝石、碳化硅、钢化玻璃其中的一种或两种以上的混合物。
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