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      全反射激光防護(hù)鏡的制作方法

      文檔序號:2805428閱讀:436來源:國知局
      專利名稱:全反射激光防護(hù)鏡的制作方法
      一種全反射激光防護(hù)鏡本發(fā)明屬于抗激光損傷的防護(hù)目鏡由于組成人眼的屈光媒質(zhì)可以透過4000~1,4000A°的光波,使之在視網(wǎng)膜上聚焦后產(chǎn)生極高的光學(xué)增益,所以人的眼睛若被高強(qiáng)度激光照射后,易造成程度不同的損傷,致使視力減退、視網(wǎng)膜受傷、白內(nèi)障、甚至永久失明。有的激光技術(shù)人員在工作中被激光損傷了眼睛,有的國家已將激光致盲武器裝備了部隊(duì)。為了保護(hù)激光技術(shù)人員和指戰(zhàn)員的眼睛免受激光損傷,歷年來,不少國家進(jìn)行了激光防護(hù)目鏡的研制工作,但多是采用玻璃濾色片和塑料濾色片制成的吸收式目鏡。在1964年美國光學(xué)學(xué)會(huì)春季會(huì)議上,美國光學(xué)公司的G.H.Swope等人首次介紹了用于防護(hù)釹玻璃激光輻射的吸收式目鏡的研制,鏡片采用西德Schott光學(xué)玻璃公司生產(chǎn)的BG-18濾色玻璃制成。1975年,美國洛斯-阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室(LANL)的D.C.Winburn等人采用Schott公司研制的KG-3濾色玻璃制成防護(hù)摻釹石榴石、釹玻璃等激光輻射的目鏡,并將BG-18濾色玻璃制成防紅寶石激光輻射的目鏡,產(chǎn)品由Fred-Reed和Glendale兩光學(xué)公司生產(chǎn)。D.C.Winburn又于1978年和1982年撰文介紹了這兩公司采用Schoot公司的KG-3、KG-5、BG-18、BG-38、GG-9等牌號的濾色玻璃生產(chǎn)、銷售的LGS型吸收式激光防護(hù)鏡,及其在LANL的使用情況,GLendale公司還研制了染色塑料鏡片的防護(hù)鏡,比玻璃鏡片輕便,且價(jià)格低廉。
      濾色玻璃或染色塑料鏡片都是依靠其強(qiáng)烈吸收激光輻射能量而達(dá)到保護(hù)眼睛的目的,由于濾色玻璃對激光有很高的吸收率,故其抗激光熱沖擊破壞的能力亦很低,容易在較低的激光能量下即被擊穿或炸裂。如LGS-NDGA型吸收式防護(hù)鏡在摻釹石榴石連續(xù)激光器輸出的功率密度為22W/cm2的激光照射下,20秒鐘后即產(chǎn)生損傷裂紋。同時(shí),濾色玻璃或染色塑料鏡片雖可以通過增加厚度來提高光學(xué)密度,進(jìn)而增高對激光的衰減度,但是衰減度愈高,可見光的透明度亦愈低,致使工作人員佩戴防護(hù)鏡后影響正常工作。并且,濾色玻璃對氣候的適應(yīng)性能及化學(xué)穩(wěn)定性亦較差。幾年后,美國又報(bào)導(dǎo)了一種吸收一反射復(fù)合式激光防護(hù)目鏡,專利號為3519339此種鏡的膜層結(jié)構(gòu)為一個(gè)濾光片,雖對激光輻射有較高的衰減能力,但由于其通帶只在5800A°附近的一個(gè)很窄的范圍內(nèi),造成可見光透明度很低,使工作人員佩戴后無法進(jìn)行正常操作。
      本發(fā)明旨在提供一種抗激光破壞能力強(qiáng),防護(hù)可靠,視覺透過率高,佩戴輕便的全反射式激光防護(hù)鏡。
      全反射激光防護(hù)鏡是利用光學(xué)多層介質(zhì)膜對光波波長可以有選擇地全反射和有選擇地透射的特點(diǎn),采用真空蒸發(fā)技術(shù),在平面光學(xué)玻璃鏡片上鍍以多層介質(zhì)光學(xué)薄膜,并配以專用防護(hù)鏡架或鏡罩制成。它對激光能量的透過率很低,而在整個(gè)可見光波段具有良好的透明度;并且在制造過程中,通過恰當(dāng)?shù)乜刂乒に嚄l件,制成防護(hù)不同波長激光的鏡片。由于它極大地反射激光能量,而本身吸收能量甚少,所以其抗激光熱沖擊能力強(qiáng)。在鍍制的鏡片表面再復(fù)蓋膠合上一塊與基片相同性質(zhì)的玻璃蓋片,可進(jìn)一步提高鏡片的化學(xué)穩(wěn)定性,能夠承受軍事活動(dòng)環(huán)境中氣候變化、溫度、濕度變化的影響,經(jīng)久耐用,方便可靠,鑒于1981年頒布的激光防護(hù)角度范圍的國際標(biāo)準(zhǔn)6161為0~30°(入射角),為了兼顧對激光的高反射和對可見光的高透過,并保證實(shí)現(xiàn)入射安全角,在鍍制時(shí)控制波長不在主波長處,而在主波長兩側(cè)適當(dāng)?shù)牟ㄩL范圍內(nèi)調(diào)整,便可以實(shí)現(xiàn)在遠(yuǎn)大于人眼視區(qū)(60°)范圍內(nèi)安全防護(hù)高功率激光的輻射。
      附圖
      一是本發(fā)明激光防護(hù)鏡的外形照片。
      附圖二表示本發(fā)明激光防護(hù)鏡鏡片的部分分解形式的橫截剖面圖。
      下面就是本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例如附圖二所示,本發(fā)明激光防護(hù)鏡鏡片由以下三部分基片〔1〕,膜層〔2〕、〔3〕和蓋片〔4〕構(gòu)成?;?〕采用K-9玻璃平片,直徑為φ40~φ80mm,厚度為0.8~1.20mm,在鍍膜之前,對其用氧化鈰人工拋光處理。應(yīng)用國產(chǎn)普通光學(xué)多層鍍膜設(shè)備,采用常規(guī)的真空蒸發(fā)技術(shù),在玻璃基片〔1〕上依次交替蒸發(fā)硫化鋅〔2〕-氟化鎂〔3〕,鍍層共10~19層,其中,前6~15層膜每層光學(xué)厚度為λ/4,最后四層膜每層的光學(xué)厚度為1/8λ~6/8λ,最后四層膜層厚度的改變進(jìn)一步提高了鏡片抗激光損壞閾值。同時(shí),為了兼顧鏡片對激光的高反射和對可見光的高透過,并保證實(shí)現(xiàn)入射安全角,在鍍制時(shí),控制波長在主波長λ±750A°范圍內(nèi)調(diào)整。鍍制完畢的鏡片在320℃~380℃溫度下烘烤5~8小時(shí)后自然降溫。為了提高鏡片的化學(xué)穩(wěn)定性,將烘烤完畢的鏡片,在10±2小時(shí)內(nèi),干膜層表面上復(fù)蓋一片與基片〔1〕性質(zhì)完全相同的玻璃蓋片〔4〕,周邊用環(huán)氧樹脂密封?;蛘?,為了同時(shí)提高鏡片的化學(xué)穩(wěn)定性及鏡片的光學(xué)密度,亦可將一片交替鍍有硫化鋅-氟化鎂膜層9~18層的介質(zhì)膜蓋片,膜面對著膜面復(fù)蓋于鏡片上,周邊亦用環(huán)氧樹脂密封。眼罩材料采用有機(jī)硅橡膠或塑膠,可為各種面型的人員使用,并且佩戴后有足夠大的視區(qū)范圍和不影響已經(jīng)佩戴的視力矯正鏡。
      按上述工藝制作的激光防護(hù)目鏡,以功率密度72W/cm2的連續(xù)摻釹石榴石激光靠近照射1分鐘,鏡片完好無損;以脈寬小于20ns,輸出能量密度704mj/cm2的調(diào)Q脈沖摻釹石榴石激光,取0~40°不同入射角測量激光能量透過率,測得鏡片石激光波長處的光學(xué)密度(OD值)為2.5~6.0,可見光波段5300~5800A°范圍內(nèi),鏡片的透過率大于80%,并能經(jīng)受相對濕度100%條件及稀硫酸溶液中浸泡考驗(yàn)。
      該發(fā)明全反射激光防護(hù)鏡可以防護(hù)摻釹石榴石、釹玻璃、五磷酸釹、紅寶石、氦-氖、氦-鎘、銅蒸汽、氬離子、砷化鎵、紅寶石-氦氖(合用)、氮分子等激光輻射。在3000~14000A°的波長范圍內(nèi),不僅可以用于人眼的防護(hù),并可用于光電傳感器、光電探測器的接收窗口不被強(qiáng)激光破壞。
      權(quán)利要求
      1.一種全反射激光防護(hù)鏡,它包括玻璃鏡片和鏡罩,本發(fā)明特征在于,上述玻璃鏡片由三部分構(gòu)成a.K-9玻璃平基片[1];b.交替蒸發(fā)于基片[1]上的硫化鋅[2]-氟化鎂[3]膜層共10~19層;c.K-9玻璃平蓋片[4]復(fù)蓋于膜層上面,或者將交替蒸發(fā)硫化鋅-氟化鎂膜層9~18層的介質(zhì)膜蓋片復(fù)蓋于膜層上面。
      2.據(jù)權(quán)利要求1所述的激光防護(hù)鏡,其特征在于,上述基片〔1〕直徑為φ40~80mm,厚度為0.8~1.20mm,鍍膜之前經(jīng)氧化鈰拋光處理。
      3.據(jù)權(quán)利要求1所述的激光防護(hù)鏡,其特征在于,所述基片〔1〕表面上的蒸發(fā)鍍層,前6~15層膜層的光學(xué)厚度為λ/4,后4層膜層的光學(xué)厚度為1/8λ~6/8λ。
      4.據(jù)權(quán)利要求1所述的激光防護(hù)鏡,其特征在于所述鏡片鍍膜時(shí),控制波長在主波長λ±750A°范圍內(nèi)調(diào)整。
      5.據(jù)權(quán)利要求1,4所述的激光防護(hù)鏡,其特征在于,所述鏡片鍍制完后,在320~380℃溫度下烘烤5~8小時(shí)后自然降溫。
      6.據(jù)權(quán)力要求1所述的激光防護(hù)鏡,其特征在于,上述蓋片〔4〕是在鏡片烘烤完畢后10±2小時(shí)內(nèi)復(fù)蓋于膜層表面,周邊用環(huán)氧樹脂密封。
      全文摘要
      一種全反射激光防護(hù)鏡,屬于抗激光損傷的防護(hù)目鏡。本發(fā)明采用真空蒸發(fā)技術(shù),在平面光學(xué)玻璃基片上鍍以多層介質(zhì)光學(xué)薄膜,通過恰當(dāng)控制鍍制工藝條件,使之對3000~14000范圍內(nèi)的不同波長的激光高反射,而在可見光波段5300~5800范圍內(nèi)具有良好的透明度。本發(fā)明激光防護(hù)鏡抗激光破壞閾值高,化學(xué)穩(wěn)定性好、佩戴輕便,能夠承受軍事活動(dòng)環(huán)境中氣候變化、溫度、濕度變化的影響。該防護(hù)鏡還可用作光電傳感器、光電探測器的窗口不致被強(qiáng)激光損壞。
      文檔編號G02B5/28GK1034070SQ8710824
      公開日1989年7月19日 申請日期1987年12月28日 優(yōu)先權(quán)日1987年12月28日
      發(fā)明者譚強(qiáng), 欒桂榮 申請人:山東大學(xué)
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