[发明专利]一种超宽带YAG激光反射膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种YAG波段超宽带激光反射膜及其制备方法，反射膜结构为：Air/Sub/SC aM bL(HL)^m cM/Air；其中，Sub代表基底；m为周期数，m≥1，为1‑10的整数；H代表高折射率膜层，高折射率膜层的折射率为1.8‑3；L代表低折射率膜层，低折射率膜层的折射率为1‑1.5；a、b和c分别代表各膜层的光学厚度系数；M代表中折射率Al₂O₃膜层，S代表粘接层，C代表金属膜层。本发明YAG波段超宽带激光反射膜，通过膜系设计和工艺改进，在3‑10mm厚玻璃基片或者硅基片的一侧表面镀制膜系实现YAG波段超宽带反射，加大了使用入射角，提高了反射率，平均反射率大于99.5％，入射角为20度‑70度。

技术领域

本发明涉及一种超宽带YAG激光反射膜及其制备方法，属于反射膜领域。

背景技术

在光学元件中，金属反射膜的优点是制备工艺简单，工作的波长范围宽；缺点是光损大，反射率不可能很高。为了使金属反射膜的反射率进一步提高，可以在膜的外侧加镀几层一定厚度的介质层，组成金属介质反射膜。

现有的YAG激光反射膜在一些客户的实际使用中出现反射带宽不足的情况，使用效果达不到客户的要求。

发明内容

本发明提供一种超宽带YAG激光反射膜及其制备方法，通过膜系设计和工艺改进，在基底一侧表面镀制膜系，实现YAG激光反射膜，20-70度平均反射率大于99.5％，抗激光损伤阈值在10J/cm²(激光脉宽10ns)，加宽了反射带宽，使用角度由原先的30-60度提升到20-70度，整个反射带宽由原先的150nm提升到300nm。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种超宽带YAG激光反射膜，其结构为：Air/Sub/SC aM bL(HL)^m cM/Air；其中，Sub代表基底；m为周期数，m≥1，为1-10的倍数；H代表高折射率膜层，高折射率膜层的折射率为1.8-3；L代表低折射率膜层，低折射率膜层的折射率为1-1.5；a、b和c分别代表各膜层的光学厚度系数，其数值大小和参考波长λ有关；M代表中折射率Al₂O₃膜层，S代表粘接层，C代表金属膜层。

申请人经研究发现，金属膜层对反射膜的带宽具有决定性的作用，通过膜系优化，通过金属膜层和介质膜的配合，可以大大提高薄膜的反射带宽；另一方面考虑到镀膜效率及金属膜层与介质膜层所造成的吸收、散射、不牢等多方面因素，本申请使用最少的膜层数以及最小吸收的膜料厚度匹配的得到了光学性能和机械性能均优异的YAG波段的超宽反射膜，解决了现有YAG波段的反射膜使用入射角较小以及带宽较窄的问题，改善了镜片的使用效果，满足了客户实际应用的需求。

a和b数值大小和参考波长λ有关；Air为空气；^代表乘方号。

对于YAG波段来说，膜料在此波段的应力匹配是第一考虑要素，考虑到吸收、折射率、附着力、耐湿性、耐温性、成本等情况，优选，铜Cu或者金Au或者银Ag作为金属膜层，镍Ni或者铬Cr或者镍铬合金Ni-Cr作为金属膜层和基底基材的粘接层，进一步优选，高折射率膜层所用膜料为TiO₂或者Ti₃O₅；低折射率膜层所用膜料为SiO₂；中折射率膜层所用膜料为Al₂O₃。

上述基底所用材料为折射率1-2的玻璃基材或者硅基材。优选，基底所用材料为K9、熔石英、硅等。

作为本申请其中一种具体的优选方案，超宽带1064nm反射膜的结构为：Air/Sub/SC0.3M 0.7L HLHLHL 0.9M/Air，其中，M代表Al2O3膜层，H代表TiO₂膜层，L代表SiO2膜层，C代表金属膜层铜Cu，S代表粘接层镍铬合金。