一种PC基底斜入射窄带负滤光膜膜系、滤光片及其制备方法

技术领域

本发明属于光学元件镀膜技术领域，具体涉及一种斜入射窄带负滤光膜膜系，以及采用该膜系镀制成的滤光片及其制备方法。

背景技术

聚碳酸酯(PC树脂)材料具有质地轻、韧性好、强度高以及较高的透明度和可视性等特点，特别适用于光学显示仪镜片、头盔护目镜片等光学显示元件。为提高光学显示元件的清晰度、可靠性和分辨率，通常需要通过在镜片表面镀制窄带负滤光膜系，来实现对可见光特定的窄的波长范围形成高反射，对反射带其它波长高透射(图1)，达到既提高特定波长反射光的亮度，又不会降低外界背景清晰度的目的。

目前负滤光片的膜系结构主要采用高、低折射率厚度失配的方法实现。专利(CN20100237823.8)公开了一种采用两种不同折射率材料，采用52层的膜系结构，获得了垂直入射条件下中心波长为544nm的负滤光片。当负滤光片入射光存在角度时，中心波长会向长波方向移动，负滤光片膜系的膜层厚度增加，膜层和基底的附着力变差，现有高低折射率材料无法满足要求，膜层更厚的窄带负滤光片膜系，很容易出现膜层龟裂、起皮甚至脱落的现象，同时其采用的镀膜材料熔点高，不利于低温下沉积膜层。

发明内容

本发明目的在于提供一种斜入射窄带负滤光膜膜系、以及采用该膜系镀制成的滤光片及其制备方法。采用本发明制备的PC树脂窄带负滤光片，降低了膜系的总层数，膜层与基底的附着牢固度高，反射带窄，反射带中心波长反射率高，反射带其它波长透过率高，光学性能好。选用熔点较低的ZnS和YbF

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种斜入射窄带负滤光膜膜系，其特征在于，该膜系由34层膜层组成，膜系的结构为：

Sub/(LMH)

其中，Sub为树脂基底，H为ZnS膜层，L为YbF

所述窄带负滤光膜膜系的垂直入射中心波长为544nm，入射角度为15°～35°。

一种斜入射窄带负滤光膜膜系，其特征在于，该膜系由34层膜层组成，膜系的结构为：

Sub/(LMH)

其中，Sub为树脂基底，H为ZnS膜层，L为YbF

其中，H表示一个λ

所述窄带负滤光膜膜系的垂直入射中心波长为544nm，入射角度为15°～35°。

一种斜入射窄带负滤光片，其特征在于：该滤光片的基底为树脂基底，其膜系结构为：

Sub/(LMH)

其中，Sub为树脂基底，H为ZnS膜层，L为YbF

所述窄带负滤光膜膜系的垂直入射中心波长为544nm，入射角度为15°～35°，半峰宽为45nm，峰值反射率大于96.7％。

一种斜入射窄带负滤光片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对树脂基底所需镀膜表面进行清洁处理；

(2)将基底安装在镀膜机的水冷基台上，抽真空至真空度优于8×10

(3)镀制第一层膜层：采用电子束蒸发方式蒸发YbF

(4)镀制第二层膜层：采用电子束蒸发方式蒸发Al

(5)镀制第三层膜层：采用电子束蒸发方式蒸发ZnS膜料，沉积参数为：氩气流量：10sccm，离子束流：20mA，镀前离子轰击时间：10min，沉积温度为RT，沉积速率为0.3nm/s。采用晶控仪控制膜层的蒸发速率和厚度，通过调整镀膜基台的冷却水温度和流量控制镀膜过程中基底温度不超过70℃；

(6)重复步骤(3)、(4)、(5)，按照多层膜的结构依次逐层镀制；

(7)镀制结束后，利用考夫曼离子源对基底镀膜表面进行离子轰击，离子束流50mA，轰击时间10～15分钟；

(8)基底温度降至室温后，取出制备好的滤光片，制备过程结束。

本发明产生的有益效果是：

通过对PC基片水冷温度、流量，以及膜料的蒸发速率的控制，使整个过程中PC基底始终保持在较低的温度下镀膜，大大降低了膜系的热应力，从而可以实现光学厚度更大的窄带负滤光膜系的镀制，既显著提高了窄带负滤光片的光学性能，又能保证膜层与基底的附着力高，牢固度好。

附图说明

图1为本发明中的窄带负滤光片的结构示意图。

图2为本发明中的入射角为15度时斜入射窄带负滤光片的光学性能曲线。

图3为本发明中的入射角为25度时斜入射窄带负滤光片的光学性能曲线。

图4为本发明中的入射角为35度时斜入射窄带负滤光片的光学性能曲线。

为了使本发明的技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例与附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

具体实施方式

实施例1

一种斜入射窄带负滤光膜膜系，其特征在于，该膜系由34层膜层组成，膜系的结构为：

Sub/(LMH)

其中，Sub为树脂基底，H为ZnS膜层，L为YbF

所述窄带负滤光膜膜系的垂直入射中心波长为544nm，入射角度为15°，带宽为45nm，峰值反射率大于97.1％。

实施例2

一种斜入射窄带负滤光膜膜系，其特征在于，该膜系由34层膜层组成，膜系的结构为：

Sub/(LMH)

其中，Sub为树脂基底，H为ZnS膜层，L为YbF

所述窄带负滤光膜膜系的垂直入射中心波长为544nm，入射角度为25°，带宽为45nm，峰值反射率大于97.0％。

实施例3

一种斜入射窄带负滤光膜膜系，其特征在于，该膜系由34层膜层组成，膜系的结构为：

Sub/(LMH)

其中，Sub为树脂基底，H为ZnS膜层，L为YbF

所述窄带负滤光膜膜系的垂直入射中心波长为544nm，入射角度为35°，带宽为45nm，峰值反射率大于96.7％。

实施例4

参见图2所示，本发明中的斜入射窄带负滤光片，当入射角度为15度时，多层膜系结构为Sub/(LMH)

(1)用脱脂长丝棉蘸酒精将PC树脂基底镀膜表面清洁干净。

(2)将基底安装在镀膜机的水冷基台上，抽真空至真空度优于5*10

(3)镀制第一层膜层：采用电子束蒸发方式蒸发YbF

(4)镀制第二层膜层：采用电子束蒸发方式蒸发Al

(5)镀制第三层膜层：采用电子束蒸发方式蒸发ZnS膜料，沉积参数为：氩气流量：10sccm，离子束流：20mA，镀前离子轰击时间：10min，沉积温度为RT，沉积速率为0.3nm/s。采用晶控仪控制膜层的蒸发速率和厚度，通过调整镀膜基台的冷却水温度和流量控制镀膜过程中基底温度不超过70℃；

(6)重复步骤(3)、(4)、(5)，按照多层膜的结构依次逐层镀制；

(7)镀制结束后，关闭镀膜基台冷却水，利用考夫曼离子源对基底镀膜表面进行离子轰击，离子束流50mA，轰击时间15分钟。

(8)基底温度降至室温后，取出制备好的滤光片，制备过程结束。

镀膜结束后，采用紫外-可见光分光光度法测试滤光片的光学性能，垂直入射中心波长为544nm，入射角度为15度时，带宽为45nm，峰值反射率大于97.1％。膜层牢固度满足GJB2485-1995光学膜层通用规范规定的要求。滤光片的环境适应性满足GJB 150A-2009军用装备实验室环境试验方法规定的要求。

实施例5

参见图3所示，本发明中的斜入射窄带负滤光片，当入射角度为25度时，多层膜系结构为Sub/(HL)

(1)用脱脂长丝棉蘸酒精将PC树脂基底镀膜表面清洁干净。

(2)将基底安装在镀膜机的水冷基台上，抽真空至真空度优于5*10

(3)镀制第一层膜层：采用电子束蒸发方式蒸发YbF

(4)镀制第二层膜层：采用电子束蒸发方式蒸发Al

(5)镀制第三层膜层：采用电子束蒸发方式蒸发ZnS膜料，沉积参数为：氩气流量：10sccm，离子束流：20mA，镀前离子轰击时间：10min，沉积温度为RT，沉积速率为0.3nm/s。采用晶控仪控制膜层的蒸发速率和厚度，通过调整镀膜基台的冷却水温度和流量控制镀膜过程中基底温度不超过70℃；

(6)重复步骤(3)、(4)、(5)，按照多层膜的结构依次逐层镀制；

(7)镀制结束后，关闭镀膜基台冷却水，利用考夫曼离子源对基底镀膜表面进行离子轰击，离子束流50mA，轰击时间15分钟。

(8)基底温度降至室温后，取出制备好的滤光片，制备过程结束。

镀膜结束后，采用紫外-可见光分光光度法测试滤光片的光学性能，垂直入射中心波长为544nm，入射角度为25度时，带宽为45nm，峰值反射率大于97.0％。膜层牢固度满足GJB2485-1995光学膜层通用规范规定的要求。滤光片的环境适应性满足GJB 150A-2009军用装备实验室环境试验方法规定的要求。

实施例6

参见图4所示，本发明中的斜入射窄带负滤光片，当入射角度为35度时，多层膜系结构为Sub/(HL)

(1)用脱脂长丝棉蘸酒精将PC树脂基底镀膜表面清洁干净。

(2)将基底安装在镀膜机的水冷基台上，抽真空至真空度优于5*10

(3)镀制第一层膜层：采用电子束蒸发方式蒸发YbF

(4)镀制第二层膜层：采用电子束蒸发方式蒸发Al

(5)镀制第三层膜层：采用电子束蒸发方式蒸发ZnS膜料，沉积参数为：氩气流量：10sccm，离子束流：20mA，镀前离子轰击时间：10min，沉积温度为RT，沉积速率为0.3nm/s。采用晶控仪控制膜层的蒸发速率和厚度，通过调整镀膜基台的冷却水温度和流量控制镀膜过程中基底温度不超过70℃；

(6)重复步骤(3)、(4)、(5)，按照多层膜的结构依次逐层镀制；

(7)镀制结束后，关闭镀膜基台冷却水，利用考夫曼离子源对基底镀膜表面进行离子轰击，离子束流50mA，轰击时间15分钟。

(8)基底温度降至室温后，取出制备好的滤光片，制备过程结束。

镀膜结束后，采用紫外-可见光分光光度法测试滤光片的光学性能，垂直入射中心波长为544nm，入射角度为35度时，带宽为45nm，峰值反射率大于96.7％。膜层牢固度满足GJB2485-1995光学膜层通用规范规定的要求。滤光片的环境适应性满足GJB 150A-2009军用装备实验室环境试验方法规定的要求。

以上描述了本发明的基本原理和主要特征，本行业的技术人员应当了解，上述实施案例和说明书中的描述只是用来解释本发明，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。