一种微通道矩阵光波导平板及其制备方法技术

本发明专利技术提出了一种微通道矩阵光波导平板，所述微通道矩阵光波导平板由两个光学元件组垂直叠加而成，所述光学元件组由数个平行排列的光学元件组成，所述光学元件包括玻璃原片，所述玻璃原片分为空气面和反射面，所述空气面上依次设置有第一金属膜层、磁性材料膜层和第二金属膜层。本发明专利技术通过磁性材料吸引代替粘结剂实现光学元件的紧密贴合，可降低粘结剂对光学元件反射光的影响，制备得到的微通道矩阵光波导平板具有成像清晰度高，制备工艺简单的特点。点。点。

【技术实现步骤摘要】
一种微通道矩阵光波导平板及其制备方法


[0001]本专利技术涉及无介质空中成像
，具体涉及一种微通道矩阵光波导平板及其制备方法。

技术介绍

[0002]无介质空中成像技术主要采用微通道矩阵光波导平板，是通过光路经过正交排列的两层透明材料的两次反射，从而在空中重新汇聚实现的，能够反射点光源、线光源、面光源，在空中汇聚后仍然是点光源、线光源、面光源，这一特殊的光路反射效果使得空中成像技术走向了实际引用，但是，现在所采用的两层正交排列的透明材料实现的微通道矩阵光波导平板，空中成像的分辨率和清晰度不够，不仅影响用户体验，还对应用场景提出了更高的要求，导致无介质空中成像技术的商业推广和大规模应用受到了极大的制约。
[0003]无介质空中成像技术是通过光学微镜结构来复制光场，在三维空间重现一个三维立体的实像。光学微镜结构记录来自“物空间”实物光源射向光板的每一条光线的强度、角度、波长等信息，并在阵列另一侧“像空间”复制出与记录光线完全镜像的光线，这些复制光线通过再聚焦过程，在“像空间”对称位置处形成与“物空间”物体完全镜像的实像，而微通道矩阵光波导平板就是我们所说的光学微晶结构，而现有的微通道矩阵光波导平板的制备方法为先将玻璃板材切割成若干条状，再将条状玻璃板材平行粘接成一块透光层叠体，再将两块透光层叠体粘贴构成一整块光学成像元件，但是采用粘结剂粘结方式实现拼接，由于粘结剂与玻璃属于不同介质，当光路从一种介质斜射入另一种介质时，必然会引起传播方向的改变，形成折射现象，从而会影响光路的反射路径，进而影响空中成像效果。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的上述问题，本申请提供了一种微通道矩阵光波导平板及其制备方法，通过磁性材料吸引代替粘结剂实现光学元件的紧密贴合，可降低粘结剂对光学元件反射光的影响，制备得到的微通道矩阵光波导平板具有成像清晰度高，制备工艺简单的特点。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]本专利技术提供了一种微通道矩阵光波导平板，所述微通道矩阵光波导平板由两个光学元件组垂直叠加而成，所述光学元件组由数个平行排列的光学元件组成，所述光学元件包括玻璃原片，所述玻璃原片分为空气面和反射面，所述空气面上依次设置有第一金属膜层、磁性材料膜层和第二金属膜层。
[0007]本专利技术还提供了一种微通道矩阵光波导平板的制备方法，所述微通道矩阵光波导平板为权利要求1所述的微通道矩阵光波导平板，包括如下步骤：
[0008]S1、将玻璃原片进行丙酮超声波清洗5
‑
10min，再用乙醇清洗5
‑
10min，用氮气吹干后进磁控溅射镀膜机；
[0009]S2、对镀膜机工作仓内进行抽真空处理，使真空度达到1.0
×
10
‑3‑5×
10
‑3Pa，加热
到100
‑
150℃；
[0010]S3、在玻璃原片空气面上，使用第一金属靶磁控溅射沉积得到第一金属膜层，沉积厚度为0.05
‑
0.2um；
[0011]S4、在第一金属膜层上，使用导磁靶材进行磁控溅射沉积得到磁性材料膜层，沉积厚度为0.1
‑
50um；
[0012]S5、在磁性材料膜层上，使用第二金属靶进行磁控溅射沉积第二金属膜层得到玻璃元件，沉积厚度为0.05
‑
0.2um；
[0013]S6、对S5得到的玻璃元件采用二氧化碳激光切割机进行切割，得到宽度为0.1
‑
0.3mm，长度为100
‑
600mm的玻璃条；
[0014]S7、将玻璃条用超声波进行清洗后得到光学元件；
[0015]S8、将数个光学元件按照反射面同一方向平行摆放，并放入特制夹具中夹紧，之后用双面磨抛盘进行磨平抛亮，得到光学元件组；
[0016]S9、采用步骤1
‑
8得到两个光学元件组，将两个光学元件组相互叠加，两个光学元件组反射面相互垂直，并通过高透光率粘结剂粘结，得到所述微通道矩阵光波导平板。
[0017]本专利技术S1中所述玻璃原片的制备方法为：
[0018]步骤一、配料：按以下组分配备玻璃原料：硅砂70
‑
85％、高岭土10
‑
20％、方解石5
‑
10％和白云石1
‑
5％，将玻璃原料置于研磨机中研磨，至粒径为600
‑
800目。
[0019]步骤二、熔融：将步骤一中研磨得到的玻璃原料置于充满氮气和氢气的池窑中熔融得到玻璃液，熔融温度为1200
‑
1800℃；
[0020]步骤三、成型：待步骤二熔融得到的玻璃液冷却至1000℃以下时，通入充满惰性气体的锡槽中，静置冷却1
‑
3h后得到平整的玻璃带。
[0021]步骤四、退火：将步骤三中的玻璃带移入退火窑中退火，退火温度范围为550℃～750℃。
[0022]本专利技术S3中所述磁控溅射沉积第一金属膜层的参数为：Al靶厚度为5
‑
10mm，磁场强度为50～100Gs，Al靶功率为80
‑
150W，溅射气压为0.5
‑
1.5Pa，Ar：100
‑
250mL/min，沉积温度为100
‑
150℃，溅射沉积时间为5
‑
10min。
[0023]本专利技术S4中所述磁控溅射沉积磁性材料膜层的参数为：导磁靶的厚度为2
‑
3mm，磁场强度为600～900Gs，导磁靶功率为2
‑
5Kw，溅射气压为1.5
‑
2.5Pa，Ar：200
‑
400mL/min，沉积温度100
‑
120℃，溅射沉积时间10
‑
20min。
[0024]本专利技术S4中所述导磁靶为铁氧体、铝镍钴合金、钐钴系合金、钕铁硼合金、铁铬钴合金中的一种。
[0025]本专利技术S5中所述磁控溅射沉积第二金属膜层的参数为：Al靶厚度为5
‑
10mm，磁场强度为100～200Gs，Al靶功率为3
‑
9Kw，溅射气压为0.5
‑
1.5Pa，Ar：100
‑
250mL/min，沉积温度为100
‑
120℃，溅射沉积时间为10
‑
20min。
[0026]本专利技术S3中所述第一金属靶和S5中所述第二金属靶为Ti、Sn、Cr、Al或Ag中的一种。
[0027]本专利技术S9中所述高透光率粘结剂按重量份数计算，其原料组成及含量如下：脂肪族聚氨酯丙烯酸酯60
‑
80份，丙烯酸酯单体15
‑
25份，己二醇0.1
‑
0.5份，异冰片丙烯酸酯2
‑
8份，光引发剂1...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微通道矩阵光波导平板，其特征在于，所述微通道矩阵光波导平板由两个光学元件组垂直叠加而成，所述光学元件组由数个平行排列的光学元件组成，所述光学元件包括玻璃原片，所述玻璃原片分为空气面和反射面，所述空气面上依次设置有第一金属膜层、磁性材料膜层和第二金属膜层。2.一种微通道矩阵光波导平板的制备方法，其特征在于，所述微通道矩阵光波导平板为权利要求1所述的微通道矩阵光波导平板，包括如下步骤：S1、将玻璃原片进行丙酮超声波清洗5
‑
10min，再用乙醇清洗5
‑
10min，用氮气吹干后进磁控溅射镀膜机；S2、对镀膜机工作仓内进行抽真空处理，使真空度达到1.0
×
10
‑3‑5×
10
‑3Pa，加热到100
‑
150℃；S3、在玻璃原片空气面上，使用第一金属靶磁控溅射沉积得到第一金属膜层，沉积厚度为0.05
‑
0.2um；S4、在第一金属膜层上，使用导磁靶材进行磁控溅射沉积得到磁性材料膜层，沉积厚度为0.1
‑
50um；S5、在磁性材料膜层上，使用第二金属靶进行磁控溅射沉积第二金属膜层得到玻璃元件，沉积厚度为0.05
‑
0.2um；S6、对S5得到的玻璃元件采用二氧化碳激光切割机进行切割，得到宽度为0.1
‑
0.3mm，长度为100
‑
600mm的玻璃条；S7、将玻璃条用超声波进行清洗后得到光学元件；S8、将数个光学元件按照反射面同一方向平行摆放，并放入特制夹具中夹紧，之后用双面磨抛盘进行磨平抛亮，得到光学元件组；S9、采用步骤1
‑
8得到两个光学元件组，将两个光学元件组相互叠加，两个光学元件组反射面相互垂直，并通过高透光率粘结剂粘结，得到所述微通道矩阵光波导平板。3.根据权利要求2所述的一种微通道矩阵光波导平板的制备方法，其特征在于，S1中所述玻璃原片的制备方法为：步骤一、配料：按以下组分配备玻璃原料：硅砂70
‑
85％、高岭土10
‑
20％、方解石5
‑
10％和白云石1
‑
5％，将玻璃原料置于研磨机中研磨，至粒径为600
‑
800目。步骤二、熔融：将步骤一中研磨得到的玻璃原料置于充满氮气和氢气的池窑中熔融得到玻璃液，熔融温度为1200
‑
1800℃；步骤三、成型：待步骤二熔融得到的玻璃液冷却至1000℃以下时，通入充满惰性气体的锡槽中，静置冷却1
‑
3h后得到平整的玻...

【专利技术属性】
技术研发人员：王侃，郝雅棋，张兵，
申请(专利权)人：像航上海科技有限公司，
类型：发明
国别省市：