一种激光全向反射膜及其在可穿戴激光防护领域中的应用制造技术

本发明专利技术提供了一种激光全向反射膜及其在9.3～11μm波段可穿戴CO2激光防护领域中的应用，该CO2激光全向反射膜包括：基底层；全向反射层，其位于所述基底层一侧。全向反射层包括至少两种具有不同折射率的折射层，不同折射率的折射层交替设置构成的全向反射层可将光全向反射。所述全向反射膜在具有柔性并可以实现对9.3～11μm激光的全向反射，应用于可穿戴CO2激光防护领域。激光防护领域。激光防护领域。

【技术实现步骤摘要】
一种激光全向反射膜及其在可穿戴激光防护领域中的应用


[0001]本专利技术涉及激光反射膜
，尤其涉及一种激光全向反射膜及其在可穿戴激光防护领域中的应用。

技术介绍

[0002]由于具有优异的单色性、相干性、方向性和高能量密度的特点，激光被广泛应用于工业生产、科技探测、医疗健康、国防建设等领域。相比于传统接触式工业加工技术，激光加工技术具有高效率、安全无接触、无磨损、易控制处理等优势。特别在微创外科医疗领域，激光手术刀技术正逐渐替代传统金属手术刀、电刀、超声刀等手术方式，是一种高效、无接触、无感染、低损伤的外科手术术式。CO2激光器，由于其特殊的工作波段(9.3～11μm)和超高可调激光强度，相比于其他激光光源，可高效精准加工生物组织、钢材、塑料等材料，已成为激光工业加工与微创医疗领域的首选激光光源。
[0003]但是，高能CO2激光的大量使用对暴露在外的人体及光学仪器构成威胁。一旦出现意外事故，功率大于5W的CO2激光照射在正常人的眼角膜或皮肤上将会导致视力丧失和严重烧伤。此外，高能CO2激光照射在光学元件上会对元件的光学性能造成损害。目前常见的CO2激光辐照保护设备通常是基于刚性玻璃基底的反射镜，存在功率阈值低，反射率低，柔性较差的问题，复杂且庞大的刚性器件增加了激光加工或外科手术相关人员的操作负担和意外风险，无法实现针对CO2激光的可穿戴贴身防护。例如，公开号CN114002763A的中国专利公开了一种中远红外与激光兼容隐身薄膜及其设计方案，利用一维光子晶体结构，通过两种禁带在不同波长范围的光子晶体的叠加，拥有超宽反射带，但基底材料为玻璃，反射薄膜机械性能差，该薄膜仅满足入射光垂直于薄膜表面情况，未实现全向反射。公开号CN113589415A的中国专利公开了一种超宽带激光反射膜及其制备方法，通过膜系设计和工艺改进，在玻璃基片或硅片的一侧表面镀制膜系实现超宽带反射，但金属膜的存在，限制了反射发生在在近红外波段，无法反射CO2激光，同时基底为玻璃或硅片，且存在金属膜，整体反射膜柔韧性差，难以实现可穿戴激光防护。公开号CN104561908A的中国专利公开了一种多波段高反射膜的制备方法，石英玻璃为基底，高低折射率材料分别为ZnS和As2O3，在近红外和中红外同时达到膜层单面反射率>95％，但该高反射率需要周期数较多(15个周期以上)，镀膜时间长，难以大批量制备，膜层柔韧性差，无法实现全向反射，难以实现可穿戴激光防护。公开号CN213581640U的中国专利公开了一种激光防护镜片及激光防护眼镜，通过设置光吸收层，使得对应激光波段的光透过率减少到≤0.5％，可以起到更好的防护作用，避免眼睛受到损伤，但两个加硬层使得器件缺乏柔性。
[0004]硫系玻璃是一种新型的光子器件基质材料，具有优良的中远红外透过性能(依据组成不同，其透过范围从0.5μm到25μm不等)、极高的线性折射率(2.0～3.5)，极高的非线性折射率(2
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～20
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m2/W，是石英材料的100～1000倍)、较小的双光子吸收系数α2(尤其是硫基玻璃，其光学带隙约为2.5eV，远大于光通信波长对应的双光子吸收能量，超快的非线性响应(响应时间小于200fs)等独特的光学性能，且材料的光学性能可通过玻璃组
分调控，并可采用与硅基半导体(CMOS)制造相兼容的制备工艺(光刻和刻蚀等)。因此，基于硫系玻璃光学材料的单元或集成光子功能器件的研究和开发，近年来一直受到人们的极大关注，并成为目前国际上光子器件研究和开发最活跃的前沿领域之一。
[0005]基于硫系玻璃、可同时实现高柔性、高反射率、全向反射的可穿戴CO2激光防护服将会是CO2激光工业加工和微创医疗中的防护设备的新选择。CO2激光加工技术作为新一代高效、高精度、低成本加工方式，其激光防护设备刚性大、反射率低、柔性差和穿戴不便的问题将由本专利技术的激光全向反射膜解决。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提出了一种激光全向反射膜及其在可穿戴激光防护领域中的应用，解决现有CO2激光防护设备中传输介质柔性不足、防护设备刚性大、反射率低、柔性不足和穿戴不便的问题。
[0007]为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种激光全向反射膜，包括：
[0008]基底层；
[0009]全向反射层，其位于所述基底层一侧，所述全向反射层包括至少两种具有不同折射率的折射层，不同折射率的折射层依次交替设置。
[0010]优选的是，所述的激光全向反射膜，还包括保护层，所述保护层位于所述全向反射层远离所述基底层一侧。
[0011]优选的是，所述的激光全向反射膜，最高折射率的折射层和最低折射率的折射层之间的折射率差值为0.1～2。
[0012]优选的是，所述的激光全向反射膜，所述折射层的材料为硫系玻璃；所述折射层依次交替层数为4～30层。
[0013]优选的是，所述的激光全向反射膜，所述硫系玻璃包括As
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S、As
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Se、As
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Sb、As
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Te、Sb
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S、Sb
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Se、Ge
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Se
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Te、Ge
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As
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Se
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Te、As
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Se
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Te、Ge
‑
As
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Se、Ge
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Sb
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Se、Ge
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S、Ga
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S、Ge
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Se、Ga
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Se、Cd
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Se、Ge
‑
Ga
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Te、Ge
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S
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I、Ge
‑
S
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Sb、Ge
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Te
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Ag、Ge
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Ga
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Te
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Cu、Ge
‑
Se
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Sn、GeSe2‑
Ga2Se3‑
KI、Ge
‑
Te
‑
BiI3、Ge
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Te
‑
AgI、Ge
‑
Te
‑
CuI、Ge
‑
Te
‑
Ag中的至少一种。
[0014]优选的是，所述的激光全向反射膜，所述基底层的材料为热塑性聚合物或紫外固化树脂，所述基底层的厚度为10～1000μm；
[0015]和/或，所述热塑性聚合物包括碳酸酯类聚合物、砜类聚合物、醚酰亚胺类聚合物、丙烯酸酯类聚合物、环烯烃共聚物、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯、ABS、含氟聚合物中的至少一种。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
激光防护领域。...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶光明，刘超，
申请(专利权)人：武汉佰钧城软件园发展有限公司，
类型：发明
国别省市：