一种闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片及其制备方法。根据本发明专利技术的闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片，包括：打底层以及形成在打底层上的交替叠层；其中交替叠层包括高折射率材料膜层和低折射率材料膜层；在交替叠层中形成锯齿形倾斜度闪耀角式透射形体闪耀衍射光栅槽。

【技术实现步骤摘要】
一种闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片及其制备方法
本专利技术涉及一种闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片及其制备方法。
技术介绍
光栅是一种重要的高分辨率成像光谱的核心器件，实际应用中为将尽可能多的光能集中在某一特定的衍射级次上，会将光栅栅槽衍射的大部分能量由零级主极大方向(或光线几何光学传播方向)转移到所需的级次上，这样可使得大部分光能量集中在预定的衍射级次上；从这个方向探测时，光谱的强度最大，这种现象称为闪耀；相应的这种光栅称为闪耀光栅。闪耀使得光栅的衍射效率得到大大的提高。闪耀光栅是一种能够对光的振幅及相位产生周期性调制效应的光学元件，它的刻槽光栅形成倾斜度闪耀角β(如图1所示，其中“0”、“+1”、“-1”、“+2”标示了相应光线)，通过控制刻槽的光栅形状各参量，从而使刻槽面(相当于单缝)衍射的中央极大和诸槽面间(缝间)干涉零级主极大分开，将光能量从干涉零级主极大，即零级光谱，转移并集中到不同级的干涉主极大光谱上，实现光谱的高效率闪耀。目前，国际技术上制作锯齿形闪耀光栅几乎都采用机械刻划凹面光栅的精密机械技术或使用电子束/离子束进行光刻胶的沉积、曝光、显影、刻蚀等系列复杂的化学工艺制程。具体地，现有国际技术上制作锯齿形闪耀光栅主要采用如下几类制作方法：机械刻划：采用金刚石刻刀在基底材料上刻划闪耀光栅，但须进行金刚石刻刀寿命管控磨损度及精度，需定期进行更换且造价非常昂贵，这种机械式刻划光栅方法必须使用非常昂贵的超精密加工设备且精细度及稳定度不佳与容易产生位移误差(鬼线)，光栅之等间距/变间距/倾斜斜率/弧矢方向/弯曲度或光栅槽深度等的精度不稳定，表面粗糙度及面形误差大，不仅容易产生鬼线/杂散光/反常色散，造成视野颜色失真，也严重降低了衍射效率；电子束刻蚀：采用控制曝光剂量的化学工艺进行电子束直写光刻胶，光刻胶历经沉积.曝光.显影.刻蚀等系列复杂的化学工艺技术形成闪耀光栅，制作过程包含显影液浓度和温度、显影时间、后烘温度和时间、化学清洁等，生产制程多且复杂度极高，纳米参数难以精确管控，尤其是化学刻蚀工艺容易造成严重环境污染问题，造成日后需付出更高昂贵的善后处理代价，且存在相邻区域间的接缝误差、精度误差、槽形误差；离子束刻蚀：采用进行光刻胶的沉积.曝光.显影.刻蚀等系列复杂的化学工艺技术，通过在基底上形成表面浮雕光刻胶光栅掩模，再以此光栅掩模进行Ar氩离子束刻蚀，利用掩模对离子束的遮挡效果，对材料溅射作用达到去除光刻胶，使基底的不同位置先后被刻蚀而在基底上得到光栅槽形，制作过程包含显影液浓度和温度、显影时间、后烘温度和时间、化学清洁等，生产制程多且复杂度极高，纳米参数难以精确管控，尤其是化学刻蚀工艺容易造成严重环境污染问题，造成日后需付出更高昂贵的善后处理代价，光栅缺点为槽形精度及闪耀角精度不易管控。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片及其制备方法，其中同时并用电子束蒸镀高低折射率互相交替叠加的周期性镀膜膜堆，利用准分子激光双光束干涉原理与结合空间光场调制技术，在整体膜堆上进行准分子激光直写锯齿形闪耀角式透射形体闪耀衍射光栅槽，由于多层全介质式锯齿形倾斜闪耀光栅是一种角色散元件，即不同波长的光具有特定的衍射角。当入射波长约为0.5倍光栅周期时，锯齿形倾斜度闪耀角式透射形体闪耀衍射光栅展现出明显的偏振现象及具有优异的闪耀特性，在膜层内的所有反射光发生相消干涉，得到很强的反射传输，衍射效率可达90％以上，锯齿形闪耀光栅是光栅栅距均匀一致的一种光栅结构，锯齿形闪耀光栅的反射点之间的距离总是相等的，应用在可见光波段时，这种光栅包括了无数个可反射可见光特定波长的反射点，具有衍射滤波不同的光波波长特性。根据本专利技术，提供了一种闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片，包括：打底层以及形成在打底层上的交替叠层；其中交替叠层包括高折射率材料膜层和低折射率材料膜层；在交替叠层中形成锯齿形倾斜度闪耀角式透射形体闪耀衍射光栅槽。优选地，每个高折射率材料膜层和每个低折射率材料膜层的厚度都为光学中心波长四分之一光学膜厚。优选地，高折射率材料膜层是高折射率膜料Ti3O5五氧化三钛镀膜膜层；低折射率材料膜层是低折射率膜料SiO2二氧化硅镀膜膜层。优选地，闪耀光栅槽顶角为80°～90°，设计闪耀光栅闪耀角为3°～45°，设计闪耀光栅周期为1um～5um，设计光栅槽槽深为0.1um～0.6um。优选地，交替叠层包括3～8个高折射率材料膜层和低折射率材料膜层。根据本专利技术，还提供了一种闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片的制备方法，包括：第一步骤：在镜片基片上进行离子辅助轰击以沉积电子束蒸镀从而沉积二氧化硅打底层；第二步骤：以电子束蒸发镀膜加以离子束辅助沉积技术，在二氧化硅打底层上依次进行采用高折射率膜料和低折射率膜料互相交替叠加的蒸镀方法，在镜片基片上交替蒸镀高折射率材料膜层和低折射率材料膜层；第三步骤：利用准分子激光双光束干涉原理，结合空间光场调制技术，在整体膜堆上形成锯齿形倾斜度闪耀角式透射形体闪耀衍射光栅槽。优选地，在第一步骤中，离子轰击时间为1min～5min，背景真空度为1×10-3Pa～9×10-3Pa，氧压为1×10-2Pa～8×10-2Pa。优选地，每个高折射率材料膜层和每个低折射率材料膜层的厚度都为光学中心波长四分之一光学膜厚。优选地，高折射率材料膜层是高折射率膜料Ti3O5五氧化三钛镀膜膜层；低折射率材料膜层是低折射率膜料SiO2二氧化硅镀膜膜层。优选地，闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片包括3～8个高折射率材料膜层和低折射率材料膜层。优选地，闪耀光栅槽顶角为80°～90°，设计闪耀光栅闪耀角为3°～45°，设计闪耀光栅周期为1um～5um，设计光栅槽槽深为0.1um～0.6um。附图说明结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本专利技术有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：图1是锯齿形闪耀光栅各级光路结构示意图。图2示意性地示出了根据本专利技术优选实施例的锯齿形闪耀光栅结构各参量图例。图3示意性地示出了根据本专利技术优选实施例的闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片的示意图。图4示意性地示出了根据本专利技术优选实施例的闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片的制备方法的流程图。图5示意性地示出了根据本专利技术优选实施例的闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片镀膜膜堆整体结构的示意图。图6示意性地示出了根据本专利技术优选实施例的闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片的制备方法得到的眼镜镜片膜层SEM扫描电镜照。图7示意性地示出了根据本专利技术优选实施例的闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片的制备方法得到的实现可见光宽光谱多波长闪耀衍射的效率曲线。图8示意性地示出了根据本专利技术优选实施例的闪耀光栅反射技术可见光变色的眼镜镜片闪耀光栅可见光波段衍射光强度与入射光波长及入射角θ的对应关系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片，其特征在于包括：打底层以及形成在打底层上的交替叠层；其中交替叠层包括高折射率材料膜层和低折射率材料膜层；在交替叠层中形成锯齿形倾斜度闪耀角式透射形体闪耀衍射光栅槽。/n

【技术特征摘要】
1.一种闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片，其特征在于包括：打底层以及形成在打底层上的交替叠层；其中交替叠层包括高折射率材料膜层和低折射率材料膜层；在交替叠层中形成锯齿形倾斜度闪耀角式透射形体闪耀衍射光栅槽。


2.根据权利要求1所述的闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片，其特征在于，每个高折射率材料膜层和每个低折射率材料膜层的厚度都为光学中心波长四分之一光学膜厚。


3.根据权利要求1或2所述的闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片，其特征在于，高折射率材料膜层是高折射率膜料Ti3O5五氧化三钛镀膜膜层，低折射率材料膜层是低折射率膜料SiO2二氧化硅镀膜膜层。


4.根据权利要求1或2所述的闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片，其特征在于，闪耀光栅槽顶角为80°～90°，设计闪耀光栅闪耀角为3°～45°，设计闪耀光栅周期为1um～5um，设计光栅槽槽深为0.1um～0.6um。


5.根据权利要求1或2所述的闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片，其特征在于，交替叠层包括3～8个高折射率材料膜层和低折射率材料膜层。


6.一种闪耀光栅技术可见光变色的眼镜镜片的制备方法，其特征在于包括：
第一步骤：在镜片基片上进行离子辅助轰击以沉积电子束蒸镀从而沉积二氧化硅打底层；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴建斌，吴建选，陈建发，
申请(专利权)人：艾普偏光科技厦门有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35