專(zhuān)利名稱(chēng)：多波長(zhǎng)高反射鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
多波長(zhǎng)高反射鏡技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及反射鏡，尤其涉及一種多波長(zhǎng)高反射鏡。
背景技術(shù)：
[0002]多波長(zhǎng)高反射鏡就是要求在多個(gè)波長(zhǎng)處同時(shí)實(shí)現(xiàn)高反射率的光譜要求的反射鏡。[0003]近年來(lái)在激光、數(shù)碼成像等領(lǐng)域?qū)τ诙嗖ㄩL(zhǎng)反射鏡的需求越來(lái)越廣泛。在激光技術(shù)領(lǐng)域，尤其是和頻激光器諧振腔反射鏡上，為實(shí)現(xiàn)高功率和頻光輸出，要求諧振腔反射鏡對(duì)任意兩個(gè)基頻光波長(zhǎng)以及和頻光波長(zhǎng)都要實(shí)現(xiàn)高反射率；在3D數(shù)字電影領(lǐng)域，最新的3D 眼鏡不是采用偏振組合的方式，而是通過(guò)光學(xué)薄膜對(duì)紅、綠、藍(lán)三基色波長(zhǎng)同時(shí)實(shí)現(xiàn)高反射率并組合顏色的時(shí)序控制，來(lái)實(shí)現(xiàn)人眼感測(cè)的3D效果。如何能夠有效的提供出一種多波長(zhǎng)高反射鏡成為目前激光和3D成像中一個(gè)急待解決的問(wèn)題。[0004]為實(shí)現(xiàn)高反射率的光譜要求，傳統(tǒng)的方法是基于全介質(zhì)高低折射率薄膜材料通過(guò)四分之一光學(xué)厚度或四分交替疊加來(lái)實(shí)現(xiàn)中心波長(zhǎng)高反射要求，但這種疊加通常只能實(shí)現(xiàn)中心波長(zhǎng)以及與中心波長(zhǎng)存在整數(shù)倍關(guān)系的波長(zhǎng)可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)高反射率，例如在倍頻激光器中常見(jiàn)的1064nm/532nm雙反射鏡，但對(duì)于不具有整數(shù)倍關(guān)系的任意兩個(gè)波長(zhǎng)或任意三個(gè)波長(zhǎng)同時(shí)實(shí)現(xiàn)高反射率光譜要求，傳統(tǒng)的倍頻反射膜是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。例如對(duì)于593nm和頻黃光激光器，要求593nm\1064nm\1342nm三波長(zhǎng)同時(shí)高反射率，對(duì)于這種任意波長(zhǎng)同時(shí)反射，目前的辦法多是采用同時(shí)疊加多個(gè)中心波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的反射膜堆來(lái)實(shí)現(xiàn)，如果有三個(gè)波長(zhǎng)λ 1，λ 2和λ 3要求實(shí)現(xiàn)高反射率，那就將三個(gè)反射膜堆組合起來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖I所示，三個(gè)不同高度的厚度表示針對(duì)三個(gè)不同的反射中心波長(zhǎng)構(gòu)成的三個(gè)反射膜堆，這種反射鏡雖然可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)三波長(zhǎng)高反射，但所付出的代價(jià)的膜層總數(shù)非常多達(dá)到40層-60層。圖2 示出了針對(duì)593nm、1064nm和1342nm三波長(zhǎng)反射率要求，采用高折射率材料Ti02和低折射率材料Si02，通過(guò)圖I所示的傳統(tǒng)膜堆疊加得到的高反射鏡的反射率特性，在該種反射鏡中采用了 63層膜層結(jié)構(gòu)。由于膜層厚度大，設(shè)計(jì)和制備難度大，成本高，不利于產(chǎn)品化。 另外一種方法是褶皺法，即通過(guò)改變膜結(jié)構(gòu)中每一層薄膜材料折射率來(lái)達(dá)到多波長(zhǎng)反射要求，但是通常這樣得到的折射率在自然界根本不存在，難以實(shí)際制備。[0005]由于迄今尚沒(méi)有新的技術(shù)解決此類(lèi)問(wèn)題，所以實(shí)際使用情況往往是要么反射鏡的效率很低要么反射鏡的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，膜層數(shù)多，制備難度大。實(shí)用新型內(nèi)容[0006]本實(shí)用新型主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能夠在較少的膜層條件下容易實(shí)現(xiàn)任意多波長(zhǎng)高反射率的反射鏡。[0007]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的一個(gè)技術(shù)方案是提供一種多波長(zhǎng)高反射鏡，包括基底、高反射率膜層、低反射率膜層，所述高反射率膜層和低反射率膜層依次交替層疊于所述基底上，其中，與基底貼合的膜層為高反射率膜層，所述高反射率膜層和低反射率膜層的總層數(shù)為奇數(shù)；自與基底貼合的高反射率膜層起，層疊的各膜層厚度呈余弦函3數(shù)規(guī)律變化。[0008]其中，所述高反射率膜層的材料為T(mén)i02、Nb2O5、Ta2O5中的一種。[0009]其中，所述低反射率膜層的材料為SiO2 *MgF2。[0010]其中，所述基底的材料為玻璃或塑料。[0011]本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型的多波長(zhǎng)高反射鏡中，膜層厚度采用余弦函數(shù)規(guī)律調(diào)制，與現(xiàn)有用多個(gè)反射膜堆相疊加的結(jié)構(gòu)相比，本實(shí)用新型的顯著優(yōu)點(diǎn)在于1) 無(wú)論是對(duì)于倍頻反射還是無(wú)諧波關(guān)系的任意多個(gè)波長(zhǎng)反射鏡均適用；2)該結(jié)構(gòu)可采用較少的膜層數(shù)就實(shí)現(xiàn)任意多波長(zhǎng)高反射率，物理厚度更薄，易于制備。


[0012]圖I是傳統(tǒng)的三個(gè)反射膜堆直接疊加的反射鏡中膜層厚度序列示意圖；[0013]圖2是按傳統(tǒng)膜堆疊加的高反射鏡的反射率特性曲線圖；[0014]圖3是本實(shí)用新型的多波長(zhǎng)高反射鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；[0015]圖4是本實(shí)用新型的多波長(zhǎng)高反射鏡中膜層厚度序列示意圖；[0016]圖5是本實(shí)用新型的多波長(zhǎng)高反射鏡的反射率特性曲線圖。[0017]標(biāo)號(hào)說(shuō)明[0018]I、基底；2、膜堆。
具體實(shí)施方式
[0019]為詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實(shí)施方式并配合附圖詳予說(shuō)明。[0020]請(qǐng)參閱圖3以及圖4，本實(shí)用新型的多波長(zhǎng)高反射鏡包括基底I和膜堆2，其中膜堆2由高反射率膜層和低反射率膜層依次交替層疊構(gòu)成，高反射率膜層與低反射率膜層的總數(shù)為奇數(shù)。其中，與基底I貼合的膜層為高反射率膜層，則最外層與空氣界面接觸的膜層亦為高折射率膜層。其中高折射率膜層的材料由TiO2 (折射率2. 4)，Nb2O5 (折射率2.35) ,Ta2O5 (折射率2. 15)中的一種構(gòu)成，低折射率膜層的材料由SiO2 (折射率1.45)或 MgF2 (折射率I. 38)構(gòu)成，基底I的材料為透明的玻璃或塑料。[0021]各膜層的厚度并非按傳統(tǒng)膜堆中四分之一光學(xué)厚度或其整數(shù)倍厚度設(shè)置，而是采用余弦函數(shù)規(guī)律調(diào)制，使得反射鏡結(jié)構(gòu)中的膜層厚度按照一定的函數(shù)規(guī)律變化，變化后的反射鏡結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足多波長(zhǎng)反射的截止帶方程，其中調(diào)制幅度，調(diào)制頻率和調(diào)制周期是根據(jù)多波長(zhǎng)反射鏡所要求的幾個(gè)反射中心波長(zhǎng)的波數(shù)和反射率大小來(lái)確定的。例如對(duì)于和頻激光器三波長(zhǎng)高反射鏡要求，要實(shí)現(xiàn)λ ，λ 2和λ 3三個(gè)波長(zhǎng)處同時(shí)滿(mǎn)足高反射率(R>99. 5%) 的光譜要求，根據(jù)λ 1，λ 2和λ 3三個(gè)波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的波數(shù)確定出所需調(diào)制周期的最小公倍數(shù)， 根據(jù)要求滿(mǎn)足的反射率值確定所需調(diào)制的幅度和頻率，在此基礎(chǔ)上采用余弦函數(shù)LU)= [1+kcos (2 π χ/Τ)]對(duì)膜堆結(jié)構(gòu)的厚度進(jìn)行按照余弦規(guī)律變化進(jìn)行調(diào)制，使得該結(jié)構(gòu)的厚度滿(mǎn)足多波長(zhǎng)截止帶方程，調(diào)制后的反射鏡膜層結(jié)構(gòu)如圖4所示，可以看出整個(gè)厚度是按照一種余弦函數(shù)的曲線變化規(guī)律來(lái)進(jìn)行。[0022]圖5是采用本實(shí)用新型的思想由35層膜層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的高反射鏡的反射率特性曲線圖，其中高折射率膜層材料選用TiO2，低折射率膜層材料選用SiO2，基底為透明光學(xué)玻璃，其中A、B、C三個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)的是三個(gè)反射區(qū)，反射區(qū)中心波長(zhǎng)分別為593nm、1064nm和 1342nm,這三個(gè)波長(zhǎng)正是和頻黃光激光器593nm對(duì)應(yīng)的兩個(gè)基頻光波長(zhǎng)和一個(gè)和頻光波長(zhǎng)，互相沒(méi)有諧波關(guān)系。采用本實(shí)用新型反射鏡結(jié)構(gòu)在35層膜層數(shù)下，即實(shí)現(xiàn)了三個(gè)波長(zhǎng)反射率大于99. 5%的光譜性能。與圖2所示的現(xiàn)有技術(shù)中按傳統(tǒng)膜堆的高反射鏡相比，在保證相同的三個(gè)反射波長(zhǎng)高反射率光譜，且采用同樣的材料作為高折射率膜層與低折射率膜層的前提下，本實(shí)用新型所需的膜層數(shù)更少，反射鏡膜層厚度更薄，具有更低的制造成本和制造難度。[0023]以上所述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專(zhuān)利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實(shí)用新型的專(zhuān)利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種多波長(zhǎng)高反射鏡，其特征在于，包括基底、高反射率膜層、低反射率膜層，所述高反射率膜層和低反射率膜層依次交替層疊于所述基底上，其中，與基底貼合的膜層為高反射率膜層，所述高反射率膜層和低反射率膜層的總層數(shù)為奇數(shù)；自與基底貼合的高反射率膜層起，層疊的各膜層厚度呈余弦函數(shù)規(guī)律變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多波長(zhǎng)高反射鏡，其特征在于所述高反射率膜層的材料為 Ti02、Nb2O5'Ta2O5 中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的多波長(zhǎng)高反射鏡，其特征在于所述低反射率膜層的材料為SiO2或MgF2。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多波長(zhǎng)高反射鏡，其特征在于所述基底的材料為玻璃或塑料。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種多波長(zhǎng)高反射鏡，包括基底、高反射率膜層、低反射率膜層，所述高反射率膜層和低反射率膜層依次交替層疊于所述基底上，其中，與基底貼合的膜層為高反射率膜層，所述高反射率膜層和低反射率膜層的總層數(shù)為奇數(shù)；自與基底貼合的高反射率膜層起，層疊的各膜層厚度呈余弦函數(shù)規(guī)律變化。本實(shí)用新型的顯著優(yōu)點(diǎn)在于1)無(wú)論是對(duì)于倍頻反射還是無(wú)諧波關(guān)系的任意多個(gè)波長(zhǎng)反射鏡均適用；2)可采用較少的膜層數(shù)就實(shí)現(xiàn)任意多波長(zhǎng)高反射率，物理厚度更薄，易于制備。
文檔編號(hào)G02B5/08GK202735531SQ20122038265
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月3日
發(fā)明者卜軼坤, 吳冠偉, 關(guān)振奮, 張慎興 申請(qǐng)人:晉譜(福建)光電科技有限公司