一种激光双波段高反射介质膜及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种激光双波段高反射介质膜及其制备方法，属于光学器件技术领域。
【背景技术】
[0002]激光具有方向性强、单色性好、亮度高、相干性好等特点，越来越多地被应用在航天、军用及民用等领域。特别是在航天领域，随着空间激光通信技术和激光雷达等技术的发展，对光学系统中多光源共用光路、共用光学天线的需求十分迫切。如在上述应用中，典型的光学系统一般采用790nm?860nm波段及1500nm?1650nm波段的激光光源，因此要求同一光学天线能够对两个激光波段高反射，从而实现激光双波段的高效发射和接收。目前，通常采用镀金属膜的方法获得光学天线的高反射率。然而，这种方法只能保证对一个波段具有较高的反射率。现有技术尚未解决一个反射膜实现对790nm?860nm波段及1500nm?1650nm波段双波段同时高反射的技术问题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提出一种能够同时对790nm?860nm波段及1500nm?1650nm波段进行高反射的介质膜，及该介质膜的制备方法，利用该双波段高反射介质膜可以解决光学系统中多光源共用光路、共用光学天线的技术问题。
[0004]本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
[0005]本发明的一种激光双波段高反射介质膜，该高反射介质膜包括基底以及附着于基底上的光学膜系，该光学膜系由二氧化钛(T12)和二氧化硅(S12)交替叠加构成，二氧化钛(T12)形成二氧化钛(T12)层，二氧化娃(S12)形成二氧化娃(S12)层；该高反射介质膜的特征结构为I (HLH)~N引，其中，H表示二氧化钛(T12)层，L表示二氧化硅(S12)层，S表示基底；N表示(HLH)的周期数，7彡N ( 100 ;每层二氧化钛(T12)层的厚度均为118.9nm，每层二氧化硅(S12)层的厚度均为188.3nm;二氧化钛(T12)层的折射率均为2.271，二氧化硅(S12)层的折射率均为1.434 ；
[0006]上述的基底为玻璃基底或碳化硅。
[0007]本发明的一种激光双波段高反射介质膜的制备方法，步骤为:
[0008]I)对基底进行清洗；
[0009]2)将镀膜材料加注至镀膜设备中；
[0010]3)将基底放置于镀膜设备中，并设定好镀膜设备的控制程序，通过程序控制在基底上依次制备二氧化钛(T12)层和二氧化硅(S12)层。
[0011]本发明的优点在于:
[0012](I)本发明的双波段高反射介质膜的设计结构简单，选用的TiCV薄膜和S12薄膜材料常见，工艺容易实现。
[0013](2)本发明的双波段高反射膜具有对两波段光高反射率的特点，对790nm?860nm波段及1500nm?1650nm波段的反射率均大于99.5%。对其它波段光的反射率较低，具有一定的滤光作用。
[0014](3)本发明的双波段高反射膜具有对激光能量的吸收少、能量损失小，光学性能稳定，膜层牢固可靠等特点。
[0015](4)本发明的双波段高反射膜对提高光学天线及器件的性能、减小光学系统的重量及体积具有重要意义。可广泛应用于空间激光通信以及激光雷达等光学系统中。
【附图说明】
[0016]图1为本发明的结构组成示意图；
[0017]图2为本发明的双波段反射介质膜的反射光谱曲线。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0019]实施例
[0020]如图1所示，一种激光双波段高反射介质膜，该高反射介质膜包括玻璃基底以及附着于玻璃基底上的光学膜系，该光学膜系由二氧化钛(T12)和二氧化硅(S12)交替叠加构成，二氧化钛(T12)形成二氧化钛(T12)层，二氧化硅(S12)形成二氧化硅(S12)层；该高反射介质膜的特征结构为I (HLHr7 Si，其中，H表示二氧化钛(T12)层，L表示二氧化硅(S12)层，S表示基底；N表示(HLH)的周期数，7彡N彡100 ;每层二氧化钛(T12)层的厚度均为118.9nm，每层二氧化硅(S12)层的厚度均为188.3nm ;二氧化钛(T12)层的折射率均为2.271，二氧化硅(S12)层的折射率均为1.434 ；
[0021]玻璃基底为圆片形状，直径为30mm，厚度为3mm。
[0022]玻璃基底的材料选用石英玻璃。
[0023]一种激光双波段高反射介质膜的制备方法，步骤为:
[0024]I)对玻璃基底用蒸馏水进行清洗；
[0025]2)将二氧化钛(T12)和二氧化硅(S12)镀膜材料分别加注至电子束蒸发镀膜设备中；
[0026]3)将玻璃基底放置于电子束蒸发镀膜设备中，并设定好镀膜设备的控制程序，控制程序包括蒸镀时和电子枪的功率，其中二氧化硅的蒸镀时间为25秒、二氧化钛的蒸镀时间为18秒，电子枪的功率均为15瓦，通过程序控制在基底上依次制备二氧化钛(T12)层和二氧化硅(S12)层。
[0027]利用国产的镀膜机镀制，使用河南中光学公司生产的1100型镀膜机进行镀制，镀制过程中按设计的光学膜系结构I (HLH)~N s在玻璃基底上依次交替镀制薄膜材料1102和S12，周期数N为7，并采用光学极值法对所设计膜系的厚度进行监控，以保证TiCV薄膜层和SiCV薄膜层的厚度分别为118.9nm和188.3nm。
[0028]将上述得到的高反射介质膜采用薄膜测量仪进行反射率测试，得到的反射率曲线如图2所示，由图2可知，该介质膜在790nm?860nm波段及1500nm?1650nm波段的反射率均大于99.5%。
[0029]本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
【主权项】
1.一种激光双波段高反射介质膜，其特征在于:该高反射介质膜包括基底以及附着于基底上的光学膜系，该光学膜系包括二氧化钛层和二氧化硅层，其特征结构为I (HLH)IS|，其中，H表示二氧化钛层，L表示二氧化硅层，S表示基底；N表示(HLH)的周期数，7彡N彡100 ;每层二氧化钛层的厚度为118.9nm，每层二氧化硅层的厚度为188.3nm?
2.根据权利要求1所述的一种激光双波段高反射介质膜，其特征在于:二氧化钛层的折射率均为2.271。
3.根据权利要求1所述的一种激光双波段高反射介质膜，其特征在于:二氧化硅层的折射率均为1.434。
4.根据权利要求1所述的一种激光双波段高反射介质膜，其特征在于:基底为玻璃基底或碳化硅。
5.一种激光双波段高反射介质膜的制备方法，其特征在于步骤为: 1)对基底进行清洗； 2)将镀膜材料加注至镀膜设备中； 3)将基底放置于镀膜设备中，并设定好镀膜设备的控制程序，通过程序控制在基底上依次制备二氧化钛层和二氧化硅层。
6.根据权利要求1所述的一种激光双波段高反射介质膜的制备方法，其特征在于:镀膜设备为电子束蒸发镀膜设备。
7.根据权利要求1所述的一种激光双波段高反射介质膜的制备方法，其特征在于:控制程序包括蒸镀时和电子枪的功率，其中二氧化硅的蒸镀时间为25秒、二氧化钛的蒸镀时间为18秒，电子枪的功率均为15瓦。
【专利摘要】本发明涉及一种激光双波段高反射介质膜及其制备方法，属于光学器件技术领域。该高反射介质膜包括基底以及附着于基底上的光学膜系，该光学膜系由二氧化钛和二氧化硅交替叠加构成，特征结构为|(HLH)^N S|。本发明的双波段高反射介质膜的设计结构简单，选用的TiO2薄膜和SiO2薄膜材料常见，工艺容易实现。本发明的双波段高反射膜具有对两波段光高反射率的特点，对790nm～860nm波段及1500nm～1650nm波段的反射率均大于99.5％。对其它波段光的反射率较低，具有一定的滤光作用。本发明的双波段高反射膜具有对激光能量的吸收少、能量损失小，光学性能稳定，膜层牢固可靠等特点。
【IPC分类】G02B1-00, G02B5-08
【公开号】CN104765084
【申请号】CN201410419431
【发明人】刘向南, 李英飞, 张靓, 谌明, 卢满宏, 于征
【申请人】北京遥测技术研究所, 航天长征火箭技术有限公司
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2014年8月22日