一种适用激光器的高反射玻璃及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种适用激光器的高反射玻璃及其制备方法，属于光学玻璃技术领域。其技术方案为：1)膜系材料的选择：根据材料的折射率、透光范围以及激光损伤阈值，选择高折射率材料NbR2ROR5R和低折射率材料SiOR2R作为高反射玻璃的膜层材料；2)膜系设计：以盖板玻璃为基底，设计软件采用TFCalc，设计900

【技术实现步骤摘要】
一种适用激光器的高反射玻璃及其制备方法


[0001]本专利技术属于光学玻璃
，具体涉及一种适用激光器的高反射玻璃及其制备方法。

技术介绍

[0002]反射膜是利用反射光的光程差把入射光的能量反射回去以增加反射率的光学膜，它具有防晒、隔热、节能和降温等效果，应用非常广泛，如建筑玻璃、激光器等。
[0003]激光器较多使用的波长为905nm(Si材质)和1550nm(InGaAs材质)，1550nm激光可保证视网膜安全的同时得到更高的功率，从而得到更远的探测距离，波长长也能提高抗干扰能力，但是1550nm激光器量产困难，当前更多使用905nm波长的激光器。
[0004]激光器是激光的发生装置，激光器包含泵浦源、增益介质、谐振腔三大部件。泵浦源为激光器提供光源，增益介质吸收泵浦源提供的能量后将光放大，谐振腔为泵浦光源与增益介质之间的回路。其中谐振腔由高反射镜和输出反射镜构成，光子在反射镜之间来回反射，不断在增益介质中引起受激辐射，产生高强度的激光。
[0005]因此，高反射膜的波长范围设置在900
‑
1100nm，可满足905nm的激光器的激光，同时，为了使谐振腔的反射能量尽可能减小，在900
‑
1100nm波段的反射率越高越好，为了提高反射膜的使用寿命，行业内一般用激光损伤阈值表示其抗激光损伤的能力，膜材还要考虑抗激光损伤的能力。
[0006]因此需要一种反射率高、抗激光损伤和玻璃颜色均匀性好的玻璃产品，以满足高端场景的使用需求。
专利技术内容
[0007]本专利技术提供一种适用激光器的高反射玻璃及其制备方法，通过膜层设计制备出一种反射率高、抗激光损伤和玻璃颜色均匀性好的玻璃产品，以满足长波长激光器的使用需求。
[0008]本专利技术的技术方案为：
[0009]第一方面，公开了一种适用激光器的高反射玻璃的制备方法，具体如下：
[0010]1)膜系材料的选择：根据材料的折射率、透光范围以及激光损伤阈值，选择高折射率材料Nb2O5和低折射率材料SiO2作为高反射玻璃的膜层材料；
[0011]2)膜系设计：以盖板玻璃为基底，设计软件采用TFCalc，设计900
‑
1100nm波段的增反膜，制定设计目标如下：
[0012]目标123类别强度强度强度反射/透射反射反射反射偏振平均平均平均波长(开始)(nm)870.0950.0950.0
波长(结束)(nm)1110.01110.01050.0角度(
°
)0.00.00.0目标(开始)(％)100.0100.0100.0目标(结束)(％)100.0100.0100.0容差1.01.01.0
[0013]膜堆公式为Sub|LH|
n
Air，其中Sub为基底，H为高折射率材料，L低折射率材料，Air为空气，n为指数，n＝11，设计的膜系厚度如下：
[0014]层数材料膜厚(nm)1Nb2O5115.212SiO2167.003Nb2O5110.064SiO2167.785Nb2O5107.736SiO2167.687Nb2O5107.348SiO2167.729Nb2O5107.2110SiO2167.7511Nb2O5107.1512SiO2167.7613Nb2O5107.1514SiO2167.7115Nb2O5107.1616SiO2167.6017Nb2O5107.2018SiO2167.3519Nb2O5107.51
[0015]3)根据步骤2)中设计的膜系进行膜层镀制，其中第1层是紧贴基底正面，第2层镀在第1层上面，依次镀制表格中厚度的膜层，制备得到高反射玻璃。
[0016]优选地，所述步骤2)中盖板玻璃为Panda MN228。
[0017]优选地，所述步骤3)中采用HD
‑
SCK1600
‑
ICP镀膜机进行，按照膜系交替进行每一层的镀制，采用Nb2O5和SiO2材料，在旋转磁控溅射阴极上，溅射电源用中频交流电源，靶材为圆柱型纯度大于99.9％铌和纯度大于99.9％硅靶，工艺气体为99.999％的氩气Ar，辅助气体为99.999％的氧气O2，进行反应磁控溅射得到。
[0018]第二方面，公开了所述的制备方法制备出的适用激光器的高反射玻璃。
[0019]高折射率材料有HfO2、TiO2、ZrO2、Nb2O5和Ta2O5，但是，HfO2有高的激光损伤阈值，但易喷溅，镀制过程速率不稳定，较难沉积；TiO2牢固性好但容易失去氧原子，需过度充氧保持其结构稳定，在磁控溅射中，充氧量过多不利于真空度的控制；Ta2O5和ZrO2在沉积过程中容易形成较大颗粒，导致膜层的均匀性不好。
[0020]低折射率材料有MgF2和SiO2，MgF2具有张应力特性，与高折射率材料的应力特性不匹配，在多层膜的制备中容易引起脱膜；SiO2是一种分解很小的氧化物材料，其光吸收很小，牢固性、抗磨损和抗腐蚀性都较好，因此，根据材料的折射率、透光范围以及激光损伤阈值，选择高折射率材料Nb2O5和低折射率材料SiO2作为高反射玻璃的膜层材料。
[0021]本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0022]本专利技术设计制备的高反射玻璃膜层镀制均匀，能够适用于900
‑
1100nm较宽的波段，且反射率均大于99％，高反射减少激光在谐振腔的反射损失，通过抗激光损伤测试表明该高反射玻璃具有很好的耐候性。
附图说明
[0023]图1是本专利技术实施例的设计膜系曲线图。
[0024]图2是本专利技术实施例制备的高反射玻璃的光谱图。
[0025]图3是本专利技术实施例制备的高反射玻璃的结构示意图。
[0026]图中，1、交替镀制层；2、Nb2O5膜层；3、SiO2膜层；4、基底。
具体实施方式
[0027]实施例1
[0028]所述的适用激光器的高反射玻璃的制备方法，具体如下：
[0029]1)膜系材料的选择：根据材料的折射率、透光范围以及激光损伤阈值，选择高折射率材料Nb2O5和低折射率材料SiO2作为高反射玻璃的膜层材料。
[0030]2)膜系设计：以Panda MN228盖板玻璃为基底，设计软件采用TFCalc，设计900
‑
1100nm波段的增反膜，制定设计目标如表1所示。
[0031]表1
[0032]目标123类别强度强度强度反射/透射反射反射反射偏振平均平均平均波长(开始)(nm)870.0950.0950.0波长(结束)(nm)1110.01110.01050.0角度(
°
)0.00.00.0目标(开始)(％)100.0100.0100.0目标(结束)(％)100.0100.0100.0容差1.01.01.0
[0033]管光源为白光，入射介质为空气，基底为MN228，出射介质为MN228，探测器为IDEAL本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用激光器的高反射玻璃的制备方法，其特征在于，具体如下：1)膜系材料的选择：根据材料的折射率、透光范围以及激光损伤阈值，选择高折射率材料Nb2O5和低折射率材料SiO2作为高反射玻璃的膜层材料；2)膜系设计：以盖板玻璃为基底，设计软件采用TFCalc，设计900
‑
1100nm波段的增反膜，制定设计目标如下：目标123类别强度强度强度反射/透射反射反射反射偏振平均平均平均波长(开始)(nm)870.0950.0950.0波长(结束)(nm)1110.01110.01050.0角度(
°
)0.00.00.0目标(开始)(％)100.0100.0100.0目标(结束)(％)100.0100.0100.0容差1.01.01.0膜堆公式为Sub|LH|
n
Air，其中Sub为基底，H为高折射率材料，L低折射率材料，Air为空气，n为指数，n＝11，设...

【专利技术属性】
技术研发人员：付传瑞，张家震，李阳，高树军，王健，卞恒卿，金虎范，
申请(专利权)人：青岛融合智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：