专利名称：全反射激光防护镜的制作方法
一种全反射激光防护镜本发明属于抗激光损伤的防护目镜由于组成人眼的屈光媒质可以透过4000～1，4000A°的光波，使之在视网膜上聚焦后产生极高的光学增益，所以人的眼睛若被高强度激光照射后，易造成程度不同的损伤，致使视力减退、视网膜受伤、白内障、甚至永久失明。有的激光技术人员在工作中被激光损伤了眼睛，有的国家已将激光致盲武器装备了部队。为了保护激光技术人员和指战员的眼睛免受激光损伤，历年来，不少国家进行了激光防护目镜的研制工作，但多是采用玻璃滤色片和塑料滤色片制成的吸收式目镜。在1964年美国光学学会春季会议上，美国光学公司的G.H.Swope等人首次介绍了用于防护钕玻璃激光辐射的吸收式目镜的研制，镜片采用西德Schott光学玻璃公司生产的BG-18滤色玻璃制成。1975年，美国洛斯-阿拉莫斯国家实验室(LANL)的D.C.Winburn等人采用Schott公司研制的KG-3滤色玻璃制成防护掺钕石榴石、钕玻璃等激光辐射的目镜，并将BG-18滤色玻璃制成防红宝石激光辐射的目镜，产品由Fred-Reed和Glendale两光学公司生产。D.C.Winburn又于1978年和1982年撰文介绍了这两公司采用Schoot公司的KG-3、KG-5、BG-18、BG-38、GG-9等牌号的滤色玻璃生产、销售的LGS型吸收式激光防护镜，及其在LANL的使用情况，GLendale公司还研制了染色塑料镜片的防护镜，比玻璃镜片轻便，且价格低廉。
滤色玻璃或染色塑料镜片都是依靠其强烈吸收激光辐射能量而达到保护眼睛的目的，由于滤色玻璃对激光有很高的吸收率，故其抗激光热冲击破坏的能力亦很低，容易在较低的激光能量下即被击穿或炸裂。如LGS-NDGA型吸收式防护镜在掺钕石榴石连续激光器输出的功率密度为22W/cm2的激光照射下，20秒钟后即产生损伤裂纹。同时，滤色玻璃或染色塑料镜片虽可以通过增加厚度来提高光学密度，进而增高对激光的衰减度，但是衰减度愈高，可见光的透明度亦愈低，致使工作人员佩戴防护镜后影响正常工作。并且，滤色玻璃对气候的适应性能及化学稳定性亦较差。几年后，美国又报导了一种吸收一反射复合式激光防护目镜，专利号为3519339此种镜的膜层结构为一个滤光片，虽对激光辐射有较高的衰减能力，但由于其通带只在5800A°附近的一个很窄的范围内，造成可见光透明度很低，使工作人员佩戴后无法进行正常操作。
本发明旨在提供一种抗激光破坏能力强，防护可靠，视觉透过率高，佩戴轻便的全反射式激光防护镜。
全反射激光防护镜是利用光学多层介质膜对光波波长可以有选择地全反射和有选择地透射的特点，采用真空蒸发技术，在平面光学玻璃镜片上镀以多层介质光学薄膜，并配以专用防护镜架或镜罩制成。它对激光能量的透过率很低，而在整个可见光波段具有良好的透明度;并且在制造过程中，通过恰当地控制工艺条件，制成防护不同波长激光的镜片。由于它极大地反射激光能量，而本身吸收能量甚少，所以其抗激光热冲击能力强。在镀制的镜片表面再复盖胶合上一块与基片相同性质的玻璃盖片，可进一步提高镜片的化学稳定性，能够承受军事活动环境中气候变化、温度、湿度变化的影响，经久耐用，方便可靠，鉴于1981年颁布的激光防护角度范围的国际标准6161为0～30°(入射角)，为了兼顾对激光的高反射和对可见光的高透过，并保证实现入射安全角，在镀制时控制波长不在主波长处，而在主波长两侧适当的波长范围内调整，便可以实现在远大于人眼视区(60°)范围内安全防护高功率激光的辐射。
附图
一是本发明激光防护镜的外形照片。
附图二表示本发明激光防护镜镜片的部分分解形式的横截剖面图。
下面就是本发明的一个最佳实施例如附图二所示，本发明激光防护镜镜片由以下三部分基片〔1〕，膜层〔2〕、〔3〕和盖片〔4〕构成。基片〔1〕采用K-9玻璃平片，直径为φ40～φ80mm，厚度为0.8～1.20mm，在镀膜之前，对其用氧化铈人工抛光处理。应用国产普通光学多层镀膜设备，采用常规的真空蒸发技术，在玻璃基片〔1〕上依次交替蒸发硫化锌〔2〕-氟化镁〔3〕，镀层共10～19层，其中，前6～15层膜每层光学厚度为λ/4，最后四层膜每层的光学厚度为1/8λ～6/8λ，最后四层膜层厚度的改变进一步提高了镜片抗激光损坏阈值。同时，为了兼顾镜片对激光的高反射和对可见光的高透过，并保证实现入射安全角，在镀制时，控制波长在主波长λ±750A°范围内调整。镀制完毕的镜片在320℃～380℃温度下烘烤5～8小时后自然降温。为了提高镜片的化学稳定性，将烘烤完毕的镜片，在10±2小时内，干膜层表面上复盖一片与基片〔1〕性质完全相同的玻璃盖片〔4〕，周边用环氧树脂密封。或者，为了同时提高镜片的化学稳定性及镜片的光学密度，亦可将一片交替镀有硫化锌-氟化镁膜层9～18层的介质膜盖片，膜面对着膜面复盖于镜片上，周边亦用环氧树脂密封。眼罩材料采用有机硅橡胶或塑胶，可为各种面型的人员使用，并且佩戴后有足够大的视区范围和不影响已经佩戴的视力矫正镜。
按上述工艺制作的激光防护目镜，以功率密度72W/cm2的连续掺钕石榴石激光靠近照射1分钟，镜片完好无损;以脉宽小于20ns，输出能量密度704mj/cm2的调Q脉冲掺钕石榴石激光，取0～40°不同入射角测量激光能量透过率，测得镜片石激光波长处的光学密度(OD值)为2.5～6.0，可见光波段5300～5800A°范围内，镜片的透过率大于80%，并能经受相对湿度100%条件及稀硫酸溶液中浸泡考验。
该发明全反射激光防护镜可以防护掺钕石榴石、钕玻璃、五磷酸钕、红宝石、氦-氖、氦-镉、铜蒸汽、氩离子、砷化镓、红宝石-氦氖(合用)、氮分子等激光辐射。在3000～14000A°的波长范围内，不仅可以用于人眼的防护，并可用于光电传感器、光电探测器的接收窗口不被强激光破坏。
权利要求
1.一种全反射激光防护镜，它包括玻璃镜片和镜罩，本发明特征在于，上述玻璃镜片由三部分构成a.K-9玻璃平基片[1]；b.交替蒸发于基片[1]上的硫化锌[2]-氟化镁[3]膜层共10～19层；c.K-9玻璃平盖片[4]复盖于膜层上面，或者将交替蒸发硫化锌-氟化镁膜层9～18层的介质膜盖片复盖于膜层上面。
2.据权利要求1所述的激光防护镜，其特征在于，上述基片〔1〕直径为φ40～80mm，厚度为0.8～1.20mm，镀膜之前经氧化铈抛光处理。
3.据权利要求1所述的激光防护镜，其特征在于，所述基片〔1〕表面上的蒸发镀层，前6～15层膜层的光学厚度为λ/4，后4层膜层的光学厚度为1/8λ～6/8λ。
4.据权利要求1所述的激光防护镜，其特征在于所述镜片镀膜时，控制波长在主波长λ±750A°范围内调整。
5.据权利要求1，4所述的激光防护镜，其特征在于，所述镜片镀制完后，在320～380℃温度下烘烤5～8小时后自然降温。
6.据权力要求1所述的激光防护镜，其特征在于，上述盖片〔4〕是在镜片烘烤完毕后10±2小时内复盖于膜层表面，周边用环氧树脂密封。
全文摘要
一种全反射激光防护镜，属于抗激光损伤的防护目镜。本发明采用真空蒸发技术，在平面光学玻璃基片上镀以多层介质光学薄膜，通过恰当控制镀制工艺条件，使之对3000～14000范围内的不同波长的激光高反射，而在可见光波段5300～5800范围内具有良好的透明度。本发明激光防护镜抗激光破坏阈值高，化学稳定性好、佩戴轻便，能够承受军事活动环境中气候变化、温度、湿度变化的影响。该防护镜还可用作光电传感器、光电探测器的窗口不致被强激光损坏。
文档编号G02B5/28GK1034070SQ8710824
公开日1989年7月19日 申请日期1987年12月28日 优先权日1987年12月28日
发明者谭强, 栾桂荣 申请人:山东大学