本發(fā)明涉及光學(xué)薄膜，具體為一種基于超多層真空鍍膜技術(shù)的超薄低反射膜濾光片及其鍍制工藝。

背景技術(shù)：

1、光學(xué)領(lǐng)域中眾所周知，光從玻璃和其他表面的反射是不希望的，或產(chǎn)生視覺上的不舒服。除了這種不希望的作用外，反射光還令用戶覺得暈眩，或產(chǎn)生模糊的像。對受特別關(guān)注的光學(xué)透鏡，已經(jīng)為降低從光學(xué)透鏡表面的反射而研制成分及方法為確保殘留反射在整個可見光譜范圍保持在相對小的值，現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)提出了相當(dāng)大量的防反射(ar)涂層。單層或雙層的涂層，已經(jīng)給出顯著的改進(jìn)，但殘留反射仍然比希望的大，為改進(jìn)ar的性質(zhì)，現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)求助于有三層或更多層的ar涂層。

2、表面微結(jié)構(gòu)+納米壓印技術(shù)，源于光子晶體技術(shù)，制作光子晶體模版，采用納米壓印技術(shù)，轉(zhuǎn)印到膜上，再貼于光電元器件表面，可能存在多級衍射與不耐磨；傾斜多孔鍍膜，大角度蒸發(fā)多孔薄膜，可制備最低1.05的低折射率，不可避免帶來波長的漂移；ald沉積技術(shù)，準(zhǔn)確的控制，可制備比較好的超薄低反射膜，及優(yōu)良的均勻性，可能帶來較大的散射，耐磨性能不可控，目前生產(chǎn)效率低；超多層真空鍍膜，易于設(shè)計(jì)，結(jié)合離子源輔助，物理性能與光學(xué)性能優(yōu)良。

3、市場上常規(guī)產(chǎn)品，反射率rmax≤0.5，對于高階模組的光學(xué)鏡片，在使用過程中就會發(fā)生光能損失、產(chǎn)生炫光、雜散光的“鬼影”現(xiàn)象，因此還需要一種在420nm-680nm波段內(nèi)反射率rmax≤0.1的超低反射濾光片。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于超多層真空鍍膜技術(shù)的超薄低反射膜濾光片及其鍍制工藝，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：包括基底sub和單面設(shè)置于基底表面的超薄低反射膜結(jié)構(gòu)，所述基底材質(zhì)為藍(lán)玻璃或白玻璃，所述超薄低反射膜結(jié)構(gòu)依次包括以下膜層：1h、2m、3h、4m、5h、6m、7h、8m、9h、10m、11h、12l，其中，數(shù)字代表膜層順序，h、m、l代表膜層折射率，h代表該膜層采用高折射率材料，m代表采用中中折射率材料，l代表采用低折射率材料，所述高折射率、中折射率和低折射率材料分別為五氧化三鈦、二氧化硅及氟化鎂，每層膜層的光學(xué)厚度為λ0/4，物理厚度單位為nm，

3、1h層光學(xué)厚度為0.167,物理厚度為9.43；

4、2m層光學(xué)厚度為0.575,物理厚度為53.96；

5、3h層光學(xué)厚度為0.444,物理厚度為25.04；

6、4m層光學(xué)厚度為0.538,物理厚度為50.51；

7、5h層光學(xué)厚度為0.382，物理厚度為21.52；

8、6m層光學(xué)厚度為0.852，物理厚度為80.00；

9、7h層光學(xué)厚度為0.322，物理厚度為18.14；

10、8m層光學(xué)厚度為0.445,物理厚度為41.79；

11、9h層光學(xué)厚度為1.312，物理厚度為73.92；

12、10m層光學(xué)厚度為0.095,物理厚度為8.92；

13、11h層光學(xué)厚度為0.534，物理厚度為30.08；

14、12l層光學(xué)厚度為0.98，物理厚度為97.34。

15、所述基底sub的折射率為1.52。

16、通過上述方案，膜層的光學(xué)厚度和物理厚度為設(shè)計(jì)厚度，短波通濾光薄膜的膜系結(jié)構(gòu)為sub/(0.5lh0.5l)^11,鍍膜基底sub為k9玻璃，五氧化三鈦膜層為h、二氧化硅膜層為l，使其通帶內(nèi)的膜層等效折射率與基片折射率相接近，壓縮長波通透射通帶區(qū)域波紋從而實(shí)現(xiàn)420nm-680nm波段減反射增透效果，即可實(shí)現(xiàn)420nm-680nm波段的低反射，最大反射率rmax≤0.1％，最大透射率t約99.9％高透射的要求，本發(fā)明解決了在420nm-680nm波段，由反射率高所產(chǎn)生的雜散光和炫光的“鬼影”現(xiàn)象，膜層與入射介質(zhì)空氣之間添加一層折射率低于五氧化三鈦的氟化鎂膜層進(jìn)行膜層優(yōu)化，使其膜層與基底和膜層與入射介質(zhì)的導(dǎo)納值匹配，添加層就相當(dāng)于多層膜邊界的減反射膜，最終實(shí)現(xiàn)該寬波段超低反射，接近零反射的目的。

17、一種基于多層真空鍍膜技術(shù)的超薄低反射膜濾光片鍍制工藝，其特征在于：包括以下步驟：

18、s1：將五氧化三鈦膜料、二氧化硅和氟化鎂膜料裝入鍍膜機(jī)腔體內(nèi)；

19、s2：待鍍膜基底清洗完畢去水后放入鍍膜機(jī)內(nèi)，鍍膜機(jī)抽真空同時升溫至200℃后恒溫烘烤30min，當(dāng)鍍膜機(jī)內(nèi)真空度為6.0-4pa時，啟動離子源清洗10min，所述離子源陽極電壓為180v，陽極電流為5a，充高純氬氣流量5sccm；

20、s3：采用電子束和離子源轟擊真空鍍膜工藝在基底的第一表面依次鍍制1h、2m、3h、4m、5h、6m、7h、8m、9h、10m、11h、12l膜層，實(shí)時監(jiān)控光學(xué)厚度，根據(jù)光學(xué)厚度監(jiān)控結(jié)果監(jiān)控物理厚度，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定厚度后，發(fā)出停止信號，設(shè)備切換蒸發(fā)源，進(jìn)行下一膜層的鍍制。二氧化硅膜層鍍膜時，溫度為200℃，真空度為2.3-2pa，運(yùn)用8kv高壓，采用磁場聚焦形成電子束，轟擊二氧化硅膜料，使二氧化硅膜料蒸發(fā)，蒸發(fā)速率/秒，同時開啟離子源轟擊進(jìn)行離子束輔助沉積，離子源陽極電壓130v，陽極電流3a，充高純氬氣流量8sccm，充高純氧氣流量20sccm。

21、所述二氧化硅膜層鍍膜時，溫度為200℃，真空度為2.3-2pa，運(yùn)用8kv高壓，采用磁場聚焦形成電子束，轟擊二氧化硅膜料，使二氧化硅膜料蒸發(fā)，蒸發(fā)速率/秒，同時開啟離子源轟擊進(jìn)行離子束輔助沉積，離子源陽極電壓500v，陽極電流500ma，充高純氬氣流量8sccm，充高純氧氣流量20sccm。

22、所述五氧化三鈦膜層鍍膜時，溫度為200℃，真空度為2.3-2pa，運(yùn)用8kv高壓，采用磁場聚焦形成電子束，轟擊五氧化三鈦膜料，使五氧化三鈦膜料蒸發(fā)，蒸發(fā)速率/秒，同時開啟離子源轟擊進(jìn)行離子束輔助沉積，離子源陽極電壓130v，陽極電流3a，充高純氬氣流量8sccm，充高純氧氣流量20sccm。

23、所述氟化鎂膜層鍍膜時，溫度為300℃，運(yùn)用8kv高壓，采用磁場聚焦形成電子束，轟擊氟化鎂膜料，使氟化鎂膜料蒸發(fā)，蒸發(fā)速率/秒。

24、所述鍍膜機(jī)包括直接光控系統(tǒng)，所述直接光控系統(tǒng)包括光源系統(tǒng)、收光系統(tǒng)、采集系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述光源系統(tǒng)包括燈泡、燈泡盒、燈泡座和燈泡電源，所述燈泡安裝固定在燈泡座內(nèi)，所述燈泡電源輸出電壓，所述燈泡通電后發(fā)出360-2500nm波段光，所述收光系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)接板、準(zhǔn)直鏡和光纖，所述準(zhǔn)直鏡通過轉(zhuǎn)接板固定在鍍膜機(jī)外部，所述光纖一頭垂直固定在準(zhǔn)直鏡上，所述準(zhǔn)直鏡配套設(shè)置有xyz軸移動裝置，所述采集系統(tǒng)包括單色儀，光電二極管，信號放大器和采集模塊。

25、通過上述方案，基于光的干涉效應(yīng),在鍍膜過程中,薄膜的厚度連續(xù)變化，同時，其透過率也持續(xù)變化，當(dāng)膜層厚度達(dá)到控制波長λ/4或其整數(shù)倍時,其反射光或透射光將達(dá)到極大(極小)值，通過監(jiān)控此極大(極小)值作為標(biāo)尺，直接測量并控制零件表面的膜層光學(xué)厚度，光纖連接有光纖接收頭和監(jiān)控產(chǎn)品，燈泡發(fā)出光在同一法線上，保證接收到光強(qiáng)最大，接收到的光通過光纖輸入到單色儀中，單色儀根據(jù)軟件設(shè)定監(jiān)控波長，斬波輸出設(shè)定波長的單波長光，輸出光經(jīng)過光電二級管，光強(qiáng)信號轉(zhuǎn)換成極微弱電信號，此電信號通過信號線輸入到信號放大器，線性放大成可以采集的電信號進(jìn)入采集模塊進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換，模擬電流信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，通過usb協(xié)議傳輸?shù)缴衔粰C(jī)電腦中，控制系統(tǒng)包含配套的軟件算法，軟件算法根據(jù)測量到的光強(qiáng)信號實(shí)時計(jì)算出監(jiān)控產(chǎn)品的透過率(％)并記錄，通過監(jiān)控透過率的變化(主要根據(jù)極大/極小值)計(jì)算出此時監(jiān)控產(chǎn)品的光學(xué)厚度，并與設(shè)定厚度比較，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定厚度后，發(fā)出停止信號，設(shè)備關(guān)閉蒸發(fā)源，停止膜層累積，起到控制零件表面的膜層光學(xué)厚度的作用，對膜層的控制具有較高的精密度，能夠大幅提高膜層的鍍制良品率。

26、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果是：

27、1、在420nm-680nm波段內(nèi)，反射率rmax≤0.1，達(dá)到了超低反射的光學(xué)參數(shù)，能有效控制散光和炫光的“鬼影”現(xiàn)象，氟化鎂膜層進(jìn)行膜層進(jìn)一步優(yōu)化達(dá)到接近零反射的效果，可以滿足市面上高階光學(xué)模組的需求。

28、2、采用光控系統(tǒng)直接監(jiān)控光學(xué)厚度從而控制物理厚度，靜態(tài)信號精度±0.02％，光控系統(tǒng)通過軟件算法實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償功能和結(jié)合停點(diǎn)修正功能，進(jìn)一步控制鍍膜精度，膜層鍍制全過程監(jiān)控補(bǔ)正，保證最終濾光片的成品質(zhì)量，良品率大大提升，適用于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。

29、3、該膜層結(jié)構(gòu)僅有12層，整體的膜層數(shù)量較低，鍍膜所需時間也較少，光學(xué)參數(shù)優(yōu)異的同時還具有良好的節(jié)能減排效果。