一种全介质紫外滤光膜制造技术

本发明专利技术涉及一种全介质紫外滤光膜，以玻璃作为基材，由两种不同折射率的型材材料交替层叠构成；其中，两种不同折射率型材材料为兼具宽带间隙、高介电的高折射率型材材料和具有良好偏振作用的低折射率材料。本发明专利技术的全介质紫外滤光膜是基于薄膜理论研究成果打底，采取单纯形优化的方法，通过对膜系结构中膜层的层数和厚度的分析与修正，在210~260 nm高反射，280~700 nm高透射的滤光膜。

【技术实现步骤摘要】
一种全介质紫外滤光膜
本专利技术涉及薄膜制造
，更具体地说，涉及一种全介质紫外滤光膜。
技术介绍
随着光学技术的快速发展，紫外通讯由于具备小型和轻便的独特优势，颇受关注。各种紫外元器件和产品不断走进人们的生活中，在生活、生产等范围内得以广泛运用。为满足光学器件的技术发挥需求，近几年，紫外光学薄膜也被科学家大量的研究。研究发现，在紫外通讯系统中，采用滤光镜可实现降低信号衰减并消除其他核磁干扰以增强紫外光信号的目的。紫外滤光片在通讯系统发挥着重要而关键的作用，它的质量将直接影响到紫外光通讯系统能否正常的工作。在一定程度上，紫外滤光片的发展直接决定着紫外通讯系统的发展水平。因此，对紫外滤光片的研究尤为重要。以往紫外反射镜主要通过在金属外沉积一层保护膜来实现，但存在紫外光吸收大，反射率低的严重不足。随后研究发现，相比与金属，介质膜的吸收明显降低，透明区域也明显变宽。紫外通讯紫外高反和其他波段高通过的要求无法实现。现行通用的紫外反射膜结构为金属-介质膜，但金属膜因化学性质反应较为活泼，在外有强吸收的氧化能力，极大程度上会影响反射率，而在金属膜上再加镀一层保护膜，虽可以在一定程度上减少吸收，但薄膜自身的吸收、散射还是很严重，反射率也不够，还容易出现划痕、锈蚀等状况影响反射.鉴于介质膜有透明区域较宽、吸收很少的优良性能。
技术实现思路
针对现有技术的不足，提出一种全介质紫外滤光膜。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种全介质紫外滤光膜，以玻璃作为基材，由两种不同折射率的型材材料交替层叠构成；其中，两种不同折射率型材材料为兼具宽带间隙、高介电的高折射率型材材料和具有良好偏振作用的低折射率材料。其中，高折射率型材材料选用二氧化铪，低折射率型材材料选用氟化镁。其中，高低折射率的型材材料交替层叠的层数设置为13层，其中7层为二氧化铪材料，每两层二氧化铪材料之间设置一层氟化镁材料。其中，二氧化铪材料薄膜的厚度设置为25nm，氟化镁材料薄膜的厚度设置为40nm。区别于现有技术，本专利技术提供了全介质紫外滤光膜，以玻璃作为基材，由两种不同折射率的型材材料交替层叠构成；其中，两种不同折射率型材材料为兼具宽带间隙、高介电的高折射率型材材料和具有良好偏振作用的低折射率材料。本专利技术的全介质紫外滤光膜是基于薄膜理论研究成果打底，采取单纯形优化的方法，通过对膜系结构中膜层的层数和厚度的分析与修正，在210～260nm高反射，280～700nm高透射的滤光膜。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术提供的一种全介质紫外滤光膜的结构示意图。图2是本专利技术提供的一种全介质紫外滤光膜中单层薄膜的等效界面示意图。图3是本专利技术提供的一种全介质紫外滤光膜中多层薄膜的等效界面示意图。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。参阅图1，本专利技术提供了一种全介质紫外滤光膜，以玻璃作为基材，由两种不同折射率的型材材料交替层叠构成；其中，两种不同折射率型材材料为兼具宽带间隙、高介电的高折射率型材材料和具有良好偏振作用的低折射率材料。其中，高折射率型材材料选用二氧化铪，低折射率型材材料选用氟化镁。其中，高低折射率的型材材料交替层叠的层数设置为13层，其中7层为二氧化铪材料，每两层二氧化铪材料之间设置一层氟化镁材料。其中，二氧化铪材料薄膜的厚度设置为25nm，氟化镁材料薄膜的厚度设置为40nm。现行通用的紫外反射膜结构为金属-介质膜，但金属膜因化学性质反应较为活泼，在外有强吸收的氧化能力，极大程度上会影响反射率，而在金属膜上再加镀一层保护膜，虽可以在一定程度上减少吸收，但薄膜自身的吸收、散射还是很严重，反射率也不够，还容易出现划痕、锈蚀等状况影响反射。鉴于介质膜有透明区域较宽、吸收很少的优良性能，所以本文中旨在设计一款对紫外光反射率高、可见光透射率高的全介质紫外滤光膜。首先根据麦克斯韦方程组推导出单层介质膜的反射率，推导过程如下：如图2，薄膜(单层)在数学位面上可以将两个界面采用等效界面展示，膜层、基底组合导纳系数是Y，因此：H0＝Y(k0×E0)(1)式中单层膜的振幅反射系数为：其中，η0是入射介质导纳.理论来说，计算出组合导纳系数Y，就可推导出单层膜透射率、反射率。在界面1，运用电磁场边界条件可以得到：于界面1、界面2的内侧面取几个点来分析，很容易发现横坐标固定，纵坐标不同的两点电磁场的复振幅强度和空间距离引入的位相差存在某种关系，即所以，写成矩阵为:在界面2，则有因此：写成矩阵形式为:将式(15)代入式(10)得:又因为:H0＝Y(k0×E0)，H2＝η2(k0×E2)(17)式(16)可以写成:令则解得其中矩阵由膜层参数唯一确定，称为该膜层的特征矩阵，矩阵是完全由膜系和基底参数决定的二阶矩阵。显然，由得:由此可以计算出单层介质膜的反射系数r为：进而计算出单层介质膜的反射率R为:有了单层介质膜特性计算研究的基础，可以对多层介质膜进行递推矩阵计算，推导示意图如图3。在界面1、2，界面2、3，通过应用边界条件可得到：重复整个过程，直到界面K与K+1，可得到：由于各界面的切向分量连续，则有:经过连续的线性变换，得到:由于Y＝H0/E0，且基底中没有反向波，ηk+1＝Hk+1/Ek+1，所以于是膜系的特征矩阵为:经对单层膜组合导纳研究推敲，由此可得出多层膜的组合导纳通公式：Y＝C/B，则k层膜R(反射率)和T(透射率)为:干涉型的截止滤光片是指在波段范围内有高透光束，偏离后的光束骤变高反射。长波通的滤光片指的是短波区抑制、长波区透射；同理就可得，短波通的滤光片就是指短波区透射、长波区抑制。截止滤光片(干涉型)的基础的膜系是λ/4周期性膜堆(LH)s，其中L和H分别代表低折射率和高折射率材料，采用这种结构的膜系，可实现的系列有高反射带间隔的高透射区间带。可以通过(LH)s膜层结构设计，实现反射带和透射带的自主设计。选材的时候，要综合考虑材料的折射率大小、透明区域、材料自身的纯度、密度、熔点等物理和化学特性，还有和其他材料之间的化学反应和匹配度，譬如匹配应力、热稳定、牢固性等问题，当然对用作紫外薄膜的材料而言，吸收问题也是需特别注意的，而且是极为重要的一环。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全介质紫外滤光膜，其特征在于，所述全介质紫外滤光膜以玻璃作为基材，由两种不同折射率的型材材料交替层叠构成；其中，两种不同折射率型材材料为兼具宽带间隙、高介电的高折射率型材材料和具有良好偏振作用的低折射率材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种全介质紫外滤光膜，其特征在于，所述全介质紫外滤光膜以玻璃作为基材，由两种不同折射率的型材材料交替层叠构成；其中，两种不同折射率型材材料为兼具宽带间隙、高介电的高折射率型材材料和具有良好偏振作用的低折射率材料。


2.根据权利要求1所述的全介质紫外滤光膜，其特征在于，所述高折射率型材材料选用二氧化铪，低折射率型材材料选用氟...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵亚丽，石亚慧，李旭峰，仇瑞新，白雪敏，
申请(专利权)人：晋中学院，
类型：发明
国别省市：山西;14