消偏振分光片的製作方法
2024-01-21 17:16:15 2
本發明涉及一種分光片，特別涉及一種消偏振分光片。
背景技術：
分光片廣泛應用於光電儀器、雷射系統、光電顯示系統和光存儲等領域，通常情況下分光片常常傾斜使用，把入射光分束成反射光和透射光兩部分。當光線斜入射到光學薄膜時，由於電場和磁場在每個界面上的切向分量均連續，因此S分量和P分量的有效折射率將不同，這使得薄膜不可避免地產生偏振效應，人們常利用這種特性來設計和製造偏振分光器等光學偏振器件。但在另一些光學系統應用中又希望能夠消除偏振效應。
消偏振分光器件一般被設計成膠合稜鏡的結構，即消偏振分光稜鏡。通過對稜鏡斜面鍍膜並膠合配對稜鏡的方案來實現，其加工工藝複雜、加工流程長、加工成本高、最終成品率低。
技術實現要素：
本發明的目的在於克服以上缺點，提供一種消偏振分光片，該分光片不僅有效地降低了加工難度，減少加工成本，便於設計生產，而且膜層牢固度好、硬度強、吸收小，層數少、膜厚薄；其工作波段為530-570nm，透反比為50:50，S分量和P分量的差值小於3％。
本發明是這樣實現的：一種消偏振分光片，其特徵在於：該分光片由光學玻璃基底以及沉積在光學玻璃基底上的分光膜組成，所述分光膜由14層膜層組成，該14層膜層由高折射率介質材料TiO2膜層和低折射率介質材料SiO2膜層多次交替堆疊組成，該14層膜層從內至外依次為：第1層，TiO2膜層，厚度為49.3-50.3nm；第2層，SiO2膜層，厚度為84.2-85.9nm；第3層，TiO2膜層，厚度為39.5-40.3nm；第4層，SiO2膜層，厚度為67.0-68.3nm；第5層，TiO2膜層，厚度為36.2-37.0nm；第6層，SiO2膜層，厚度為77.3-78.9nm；第7層，TiO2膜層，厚度為49.0-50.0nm；第8層，SiO2膜層，厚度為101.1-103.2nm；第9層，TiO2膜層，厚度為58.4-59.5nm；第10層，SiO2膜層，厚度為114.4-116.7nm，第11層，TiO2膜層，厚度為85.8-87.5nm；第12層，SiO2膜層，厚度為196.8-200.8nm；第13層，TiO2膜層，厚度為79.5-81.1nm；第14層，SiO2膜層，厚度為154.6-157.7nm。
本發明的製造工藝包括：在真空鍍膜機內，利用真空鍍膜技術在光學玻璃基底上依次精確沉積規定厚度要求TiO2材料膜層和SiO2材料膜層，最終形成所述的14層分光膜。
優選地，所述14層膜層的厚度依次為：第1層，TiO2膜層，厚度為49.8nm；第2層，SiO2膜層，厚度為85.1nm；第3層，TiO2膜層，厚度為39.9nm；第4層，SiO2膜層，厚度為67.7nm；第5層，TiO2膜層，厚度為36.6nm；第6層，SiO2膜層，厚度為78.1nm；第7層，TiO2膜層，厚度為49.5nm；第8層，SiO2膜層，厚度為102.1nm；第9層，TiO2膜層，厚度為59.0nm；第10層，SiO2膜層，厚度為115.6nm，第11層，TiO2膜層，厚度為86.6nm；第12層，SiO2膜層，厚度為198.8nm；第13層，TiO2膜層，厚度為80.3nm；第14層，SiO2膜層，厚度為156.1nm。
優選地，所述光學玻璃基底的折射率為1.49-1.56。
優選地，所述光學玻璃基底採用K9或D263T或B270或BK7。
較之消偏振分光稜鏡而言，本發明具有以下優點：
結構簡單，只用光學玻璃平片鍍常規的介質膜即可實現消偏振分光效果，無需進行稜鏡三面加工、無需膠合固化，甚至無需在背面鍍增透膜；便於設計層數少、厚度薄、消偏振效果明顯的分光膜，同時容易製備生產成本低、穩定性優良、使用壽命較長的分光膜。
附圖說明
下面參照附圖結合實施例對本發明作進一步說明：
圖1是本發明消偏振分光片的結構示意圖；
圖2是本發明實施例1提供的消偏振分光片的透過率特性圖；
圖3是本發明實施例1提供的消偏振分光片的透過率特性圖；
圖4是本發明實施例1提供的消偏振分光片的透過率特性圖。
圖中符號說明：1、光學玻璃基底，2、濾光膜，21、TiO2膜層，22、SiO2膜層，3、空氣。
具體實施方式
下面結合說明書附圖和具體實施例對本發明內容進行詳細說明：
如圖1所示，為本發明提供的一種消偏振分光片，該分光片由光學玻璃基底以及沉積在光學玻璃基底上的分光膜組成，所述分光膜由14層膜層組成，該14層膜層由高折射率介質材料TiO2膜層和低折射率介質材料SiO2膜層多次交替堆疊組成，該14層膜層從內至外依次為：第1層，TiO2膜層，厚度為49.3-50.3nm；第2層，SiO2膜層，厚度為84.2-85.9nm；第3層，TiO2膜層，厚度為39.5-40.3nm；第4層，SiO2膜層，厚度為67.0-68.3nm；第5層，TiO2膜層，厚度為36.2-37.0nm；第6層，SiO2膜層，厚度為77.3-78.9nm；第7層，TiO2膜層，厚度為49.0-50.0nm；第8層，SiO2膜層，厚度為101.1-103.2nm；第9層，TiO2膜層，厚度為58.4-59.5nm；第10層，SiO2膜層，厚度為114.4-116.7nm，第11層，TiO2膜層，厚度為85.8-87.5nm；第12層，SiO2膜層，厚度為196.8-200.8nm；第13層，TiO2膜層，厚度為79.5-81.1nm；第14層，SiO2膜層，厚度為154.6-157.7nm。
本發明的製造工藝包括：在真空鍍膜機內，利用真空鍍膜技術在光學玻璃基底上依次精確沉積規定厚度要求TiO2材料膜層和SiO2材料膜層，最終形成所述的14層分光膜。
表1：消偏振分光片稜鏡與本發明實施例1消偏振分光片的綜合對比表
從表1中可以看出：本發明的消偏振分光片製造成本明顯低於消偏振分光稜鏡，鍍膜面數還不到消偏振分光稜鏡的一半，加工難度小，加工成本低，膜層零吸收，透反比優於消偏振分光稜鏡，而且膜層硬度和牢固度好。
實施例1：
一種消偏振分光片，該分光片由光學玻璃基底以及沉積在光學玻璃基底上的分光膜組成，所述分光膜由14層膜層組成，該14層膜層由高折射率介質材料TiO2膜層和低折射率介質材料SiO2膜層多次交替堆疊組成，所述14層膜層的厚度依次為：第1層，TiO2膜層，厚度為49.8nm；第2層，SiO2膜層，厚度為85.1nm；第3層，TiO2膜層，厚度為39.9nm；第4層，SiO2膜層，厚度為67.7nm；第5層，TiO2膜層，厚度為36.6nm；第6層，SiO2膜層，厚度為78.1nm；第7層，TiO2膜層，厚度為49.5nm；第8層，SiO2膜層，厚度為102.1nm；第9層，TiO2膜層，厚度為59.0nm；第10層，SiO2膜層，厚度為115.6nm，第11層，TiO2膜層，厚度為86.6nm；第12層，SiO2膜層，厚度為198.8nm；第13層，TiO2膜層，厚度為80.3nm；第14層，SiO2膜層，厚度為156.1nm。
優選地，所述光學玻璃基底的折射率為1.49-1.56，例如可採用K9或D263T或B270或BK7。
如圖2所示，為實施例1的消偏振分光片的透過率特性圖，從圖中可以看出，實施例1提供的分光片高效地把波段為530-570nm的自然光分成兩束光，同時保證S分量和P分量的能量均等。
實施例2：
一種消偏振分光片，該分光片由光學玻璃基底以及沉積在光學玻璃基底上的分光膜組成，所述分光膜由14層膜層組成，該14層膜層由高折射率介質材料TiO2膜層和低折射率介質材料SiO2膜層多次交替堆疊組成，所述14層膜層的厚度依次為：第1層，TiO2膜層，厚度為49.3nm；第2層，SiO2膜層，厚度為84.2nm；第3層，TiO2膜層，厚度為39.5nm；第4層，SiO2膜層，厚度為67.0nm；第5層，TiO2膜層，厚度為36.2nm；第6層，SiO2膜層，厚度為77.3nm；第7層，TiO2膜層，厚度為49.0nm；第8層，SiO2膜層，厚度為101.1nm；第9層，TiO2膜層，厚度為58.4nm；第10層，SiO2膜層，厚度為114.4nm，第11層，TiO2膜層，厚度為85.8nm；第12層，SiO2膜層，厚度為196.8nm；第13層，TiO2膜層，厚度為79.5nm；第14層，SiO2膜層，厚度為154.6nm。
優選地，所述光學玻璃基底的折射率為1.49-1.56，例如可採用K9或D263T或B270或BK7。
如圖3所示，為實施例2的消偏振分光片的透過率特性圖，從圖中可以看出，實施例1提供的分光片高效地把波段為530-570nm的自然光分成兩束光，同時保證S分量和P分量的能量均等。
實施例3：
一種消偏振分光片，該分光片由光學玻璃基底以及沉積在光學玻璃基底上的分光膜組成，所述分光膜由14層膜層組成，該14層膜層由高折射率介質材料TiO2膜層和低折射率介質材料SiO2膜層多次交替堆疊組成，所述14層膜層的厚度依次為：第1層，TiO2膜層，厚度為50.3nm；第2層，SiO2膜層，厚度為85.9nm；第3層，TiO2膜層，厚度為40.3nm；第4層，SiO2膜層，厚度為68.3nm；第5層，TiO2膜層，厚度為37.0nm；第6層，SiO2膜層，厚度為78.9nm；第7層，TiO2膜層，厚度為50.0nm；第8層，SiO2膜層，厚度為103.2nm；第9層，TiO2膜層，厚度為59.5nm；第10層，SiO2膜層，厚度為116.7nm，第11層，TiO2膜層，厚度為87.5nm；第12層，SiO2膜層，厚度為200.08nm；第13層，TiO2膜層，厚度為81.1nm；第14層，SiO2膜層，厚度為157.7nm。
優選地，所述光學玻璃基底的折射率為1.49-1.56，例如光學玻璃基板K9或D263T或B270或BK7。
如圖4所示，為實施例3的消偏振分光片的透過率特性圖，從圖中可以看出，實施例1提供的分光片高效地把波段為530-570nm的自然光分成兩束光，同時保證S分量和P分量的能量均等。
上述具體實施方式只是對本發明的技術方案進行詳細解釋，本發明並不只僅僅局限於上述實施例，凡是依據本發明原理的任何改進或替換，均應在本發明的保護範圍之內。