一種分光膜及分束鏡的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種分光膜，為由第一高折射率材料Ti3O5膜層、第一低折射率材料Al2O3膜層、金屬材料Ag膜層、第二低折射率材料Al2O3膜層和第二高折射率材料Ti3O5膜層依次貼合而成的多層分光膜。當入射光照射于所述分光膜時，發(fā)生反射和折射，形成反射光和透射光。由于金屬材料Ag膜層對可見光到近紅外波段光均具有較高的反射率，并通過高低折射率材料疊加形式實現(xiàn)膜層的折射率匹配，所以可實現(xiàn)對可見光到近紅外波段光的分光，進一步擴展了分光膜在光學儀器中的應用。本實用新型還提供一種分束鏡，包括入射鏡片、出射鏡片和夾于所述入射鏡片和所述出射鏡片之間的分光膜，所述分光膜為以上所述的分光膜。所述分束鏡可對可見光到近紅外波段光實現(xiàn)分光。
【專利說明】一種分光膜及分束鏡

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及光學設備領域，特別是涉及一種分光膜。本實用新型還涉及一種 分束鏡。

【背景技術】
[0002] 光學薄膜是指由薄的分層介質構成，通過界面?zhèn)鞑ス馐囊活惞饨橘|材料。分光 膜是光學薄膜的一種，是根據(jù)一定的要求和一定的方式把光束分成兩部分的薄膜。分光膜 包括波長分光膜、光強分光膜和偏振分光膜等幾類。
[0003] 光強分光膜是按照一定的光強比把光束分成反射光和透射光兩部分的薄膜。目 前，在光學儀器中使用的光強分光膜，其分光波長范圍位于可見光波段。
[0004] 隨著高精度光學設備的應用日益廣泛，光學儀器所涉及的光譜范圍逐漸由可見光 波段延伸至近紅外波段。而光強分光膜的分光波長范圍位于可見光波段，分光波長范圍較 窄，其分光波長范圍不涉及近紅外波段，從而限制了分光膜在光譜范圍涉及可見光到近紅 外波段的光學儀器中的應用。 實用新型內容
[0005] 本實用新型提供一種分光膜，可實現(xiàn)對可見光到近紅外波段光的分光。本實用新 型還提供一種分束鏡。
[0006] 本實用新型提供一種分光膜，所述分光膜為由第一高折射率材料Ti305膜層、第 一低折射率材料A1203膜層、金屬材料Ag膜層、第二低折射率材料A1203膜層和第二高折 射率材料Ti305膜層依次貼合而成的多層分光膜。
[0007] 可選地，所述分光膜的膜系結構為：/α ΙΗβ IL YAgP 2La 2H/ ;
[0008] 式中：H表示光學厚度為λ/4的高折射率材料Ti305膜層，L表示光學厚度為λ/4 的低折射率材料Α1203膜層，Ag表示金屬材料Ag膜層，λ為中心波長，α?、β?、 Υ、β2 和α2為光學厚度的比例系數(shù)。
[0009] 可選地，α 1 為 L 331，β 1 為 0· 7513, β 2 為 0· 3522, α 2 為 0· 327。
[0010] 可選地，所述第一高折射率材料Ti305膜層的物理厚度為77nm，所述第一低折射 率材料A1203膜層的物理厚度為63. 73nm，所述金屬材料Ag膜層的物理厚度為11. Olnm，所 述第二低折射率材料A1203膜層的物理厚度為29. 87nm，所述第二高折射率材料Ti305膜層 的物理厚度為18. 92nm。
[0011] 本實用新型所提供的一種分光膜，為由第一高折射率材料Ti305膜層、第一低折 射率材料A1203膜層、金屬材料Ag膜層、第二低折射率材料A1203膜層和第二高折射率材 料Ti305膜層依次貼合而成的多層分光膜。金屬材料Ag膜層位于所述分光膜的中間層，第 一低折射率材料A1203膜層和第一高折射率材料Ti305膜層依次疊加于金屬材料Ag膜層 的一側，第一低折射率材料A1203膜層和第一高折射率材料Ti305膜層依次疊加在金屬材 料Ag膜層的另一側。當入射光照射于所述分光膜時，發(fā)生反射和折射，形成反射光和透射 光。由于金屬材料Ag膜層對可見光到近紅外波段光均具有較高的反射率，并通過高低折射 率材料疊加形式實現(xiàn)膜層的折射率匹配，從而使所述分光膜對可見光到近紅外波段光均能 形成反射光和透射光，所以可實現(xiàn)對可見光到近紅外波段光的分光。
[0012] 本實用新型還提供一種分束鏡，包括入射鏡片、出射鏡片和夾于所述入射鏡片和 所述出射鏡片之間的分光膜，所述分光膜為以上所述的分光膜。
[0013] 可選地，所述入射鏡片和所述出射鏡片為直角棱鏡，所述分光膜夾于所述兩塊直 角棱鏡的斜面之間。
[0014] 可選地，所述直角棱鏡為45度等腰直角棱鏡。
[0015] 可選地，所述入射鏡片和所述出射鏡片為同質的玻璃鏡片。
[0016] 可選地，所述入射鏡片通過光膠技術與所述出射鏡片粘合。
[0017] 可選地，所述第一高折射率材料Ti305膜層、所述第一低折射率材料A1203膜層、 所述金屬材料Ag膜層、所述第二低折射率材料A1203膜層和所述第二高折射率材料Ti305 膜層采用電子束蒸發(fā)依次蒸鍍于所述入射鏡片上。
[0018] 本實用新型提供的一種分束鏡，包括入射鏡片、出射鏡片和夾于所述入射鏡片和 所述出射鏡片之間的分光膜，所述分光膜為以上所述的分光膜。當入射光照射到入射鏡片， 入射光經(jīng)所述分光膜發(fā)生反射和折射，形成反射光和透射光。所述分光膜使分束鏡可對可 見光到近紅外波段光實現(xiàn)分光。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1為本實用新型實施例提供的一種分光膜的結構示意圖；
[0020] 圖2為本實用新型實施例提供的一種分光膜經(jīng)測試得到的透射光譜曲線；
[0021] 圖3為本實用新型實施例所提供的一種分束鏡的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0022] 本實用新型提供一種分光膜，對可見光到近紅外波段光具有較好的分光效果。本 實用新型還提供一種分束鏡。
[0023] 為了使本【技術領域】的人員更好地理解本實用新型方案，下面結合附圖和具體實施 例對本實用新型作進一步的詳細說明。
[0024] 參見圖1，本實用新型所提供的一種分光膜，所述分光膜為由第一高折射率材料 Ti305膜層10、第一低折射率材料A1203膜層11、金屬材料Ag膜層12、第二低折射率材料 A1203膜層13和第二高折射率材料Ti305膜層14依次貼合而成的多層分光膜。
[0025] 金屬材料Ag膜層12位于所述分光膜的中間層，第一低折射率材料A1203膜層11 和第一高折射率材料Ti305膜層10依次疊加于金屬材料Ag膜層12的一側，第一低折射率 材料A1203膜層13和第一高折射率材料Ti305膜層14依次疊加在金屬材料Ag膜層12的 另一側。當入射光照射于所述分光膜時，發(fā)生反射和折射，形成反射光和透射光。由于金屬 材料Ag膜層對可見光到近紅外波段光均具有較高的反射率，并通過高低折射率材料疊加 形式實現(xiàn)膜層的折射率匹配，從而使所述分光膜對可見光到近紅外波段光均能形成反射光 和透射光。所以所述分光膜可實現(xiàn)對可見光到近紅外波段光的分光，進一步擴展了分光膜 在光學儀器中的應用。
[0026] 本實施例中，所述分光膜的膜系結構為：/ a ^ β山Y AgP 2L α 2H/，式中：H表不光 學厚度為λ/4的高折射率材料Ti305膜層，L表示光學厚度為λ/4的低折射率材料A1203 膜層，Ag表不金屬材料Ag膜層，λ為中心波長，α ρ β ρ γ、β 2和α 2為光學厚度的比例 系數(shù)。采用該膜系結構，可使所述分光膜對500-1100nm波段光均分成反射光和透射光，實 現(xiàn)對500-1100nm波段光的分光，帶寬達600nm。參見圖2,圖2為本實施例所述分光膜通過 檢測設備測試得到的透射光譜曲線，可看到其分光波長范圍為500-1100nm，帶寬達600nm。
[0027] 可通過調節(jié)a i、β i、β 2、α 2及Y的取值，來調節(jié)所述分光膜對500-1100nm波段 光的光強分光比。
[0028] 當取"為 1.331、^*0.7513、@2為 0.3522、〇2為 0.327 時，再通過調節(jié) Y， 所得到的分光膜對500-1100nm波段分光的分光比可達到1:1 ±5%的分光效果，如圖2所 示，從透射光譜曲線可以看到，其分光波長范圍為500-1100nm，在這一波段范圍內其透射曲 線基本恒定，變化較小，對500-1 IOOnm波段光的透射率基本維持在50%。
[0029] 所相應地，第一高折射率材料Ti305膜層的物理厚度為77nm，第一低折射率材 料A1203膜層的物理厚度為63. 73nm，金屬材料Ag膜層的物理厚度為11. Olnm，第二低折 射率材料A1203膜層的物理厚度為29. 87nm，第二高折射率材料Ti305膜層的物理厚度為 18.92nm。
[0030] 所以，通過對所述膜系結構的優(yōu)化，可得到分光波長范圍為500-1100nm、分光比為 1:1±5%、帶寬為600nm的寬帶分光膜。
[0031] 參見圖3,本實用新型所提供的一種分束鏡，包括入射鏡片20、出射鏡片21和夾于 所述入射鏡片和所述出射鏡片之間的分光膜22,所述分光膜22為以上所述的分光膜。
[0032] 本實施例中，入射鏡片和出射鏡片可以是同質的玻璃鏡片，入射鏡片和出射鏡片 可以是K9玻璃鏡片。所述入射鏡片可通過光膠技術與所述出射鏡片粘合。
[0033] 入射鏡片和出射鏡片可以是直角棱鏡，兩塊直角棱鏡的尺寸可以相等，直角棱鏡 可以是45度等腰直角棱鏡。所述分光膜夾于兩塊直角棱鏡的斜面之間，兩塊直角棱鏡的斜 面通過光膠技術粘合，從而形成一個立方體分束鏡。
[0034] 將作為入射鏡片的直角棱鏡的一直角面作為光入射面。當一束入射光通過一直角 面進入入射鏡片，入射到分光膜發(fā)生反射和折射，形成反射光和透射光，反射光從作為入射 鏡片的直角棱鏡的直角面射出，為第一出射光，透射光從作為出射鏡片的直角棱鏡的直角 面射出，為第二出射光。
[0035] 所述分光膜為以上所述的分光膜，所述分光膜為由第一高折射率材料Ti305膜 層、第一低折射率材料A1203膜層、金屬材料Ag膜層、第二低折射率材料A1203膜層和第二 高折射率材料Ti305膜層依次貼合而成的多層分光膜。通過對所述分光膜的膜系結構的優(yōu) 化，可得到分光波長范圍為500-1100nm、分光比為1:1±5%、帶寬為600nm的寬帶分光膜。 所以，所述分束鏡可實現(xiàn)對可見光到近紅外波段光的分光，分光波長范圍可為500-1100nm， 分光帶寬為600nm。入射光經(jīng)所述分束鏡形成的第一出射光和第二出射光，通過對分光膜膜 系結構的優(yōu)化，兩者的光強比可達到1:1±5%，參見圖2所示的透射光譜曲線。
[0036] 本實施例中，所述第一高折射率材料Ti305膜層、所述第一低折射率材料A1203 膜層、所述金屬材料Ag膜層、所述第二低折射率材料A1203膜層和所述第二高折射率材料 Ti305膜層采用電子束蒸發(fā)依次蒸鍍于所述入射鏡片上。
[0037] 下面以在光學玻璃K9的直角棱鏡的斜面上鍍制分光膜為例，詳細說明其具體鍍 制過程。其具體過程如下：
[0038] 1、清潔鏡片，用酒精和乙醚混合溶液浸濕的紗布擦洗，去除表面的油污、拋光時的 遺留物等，鍍制前用離子源進行清潔，離子源參數(shù)如下表所示。

【權利要求】
1. 一種分光膜，其特征在于，所述分光膜為由第一高折射率材料Ti305膜層、第一低折 射率材料A1203膜層、金屬材料Ag膜層、第二低折射率材料A1203膜層和第二高折射率材 料Ti305膜層依次貼合而成的多層分光膜。
2. 如權利要求1所述的分光膜，其特征在于，所述分光膜的膜系結構為：/ a jH ^ jL y Ag ^ 2L a 2H/ ； 式中：H表示光學厚度為A /4的高折射率材料Ti305膜層，L表示光學厚度為A /4的 低折射率材料A1203膜層，Ag表示金屬材料Ag膜層，X為中心波長，￥、02和a2為光學厚度的比例系數(shù)。
3. 如權利要求2所述的分光膜，其特征在于，a 1.331，^為0.7513, 為0.3522， a 2 為 0? 327。
4. 如權利要求1所述的分光膜，其特征在于，所述第一高折射率材料Ti305膜層的物 理厚度為77nm，所述第一低折射率材料A1203膜層的物理厚度為63. 73nm，所述金屬材料Ag 膜層的物理厚度為11. Olnm，所述第二低折射率材料A1203膜層的物理厚度為29. 87nm，所 述第二高折射率材料Ti305膜層的物理厚度為18. 92nm。
5. -種分束鏡，其特征在于，包括入射鏡片、出射鏡片和夾于所述入射鏡片和所述出射 鏡片之間的分光膜，所述分光膜為權利要求1至4任一項所述的分光膜。
6. 如權利要求5所述的分束鏡，其特征在于，所述入射鏡片和所述出射鏡片為直角棱 鏡，所述分光膜夾于所述兩塊直角棱鏡的斜面之間。
7. 如權利要求6所述的分束鏡，其特征在于，所述直角棱鏡為45度等腰直角棱鏡。
8. 如權利要求5所述的分束鏡，其特征在于，所述入射鏡片和所述出射鏡片為同質的 玻璃鏡片。
9. 如權利要求5所述的分束鏡，其特征在于，所述入射鏡片通過光膠技術與所述出射 鏡片粘合。
10. 如權利要求5所述的分束鏡，其特征在于，所述第一高折射率材料Ti305膜層、所述 第一低折射率材料A1203膜層、所述金屬材料Ag膜層、所述第二低折射率材料A1203膜層 和所述第二高折射率材料Ti305膜層采用電子束蒸發(fā)依次蒸鍍于所述入射鏡片上。
【文檔編號】B32B9/04GK204166153SQ201420684501
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月14日 優(yōu)先權日:2014年11月14日
【發(fā)明者】孟繁有 申請人:孟繁有