[發明專利]一種光柵式近紅外增透型光學元件及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110484069.6
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113238309B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 呂學良;鄭京明;周東站;劉輝;薄鐵柱;楊金慧;王喬;李慶;李慧全
• 申請（專利權）人: 中國建筑材料科學研究總院有限公司
• 主分類號: G02B5/18
• 分類號: G02B5/18
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 閆聰彥

本發明是關于一種光柵式近紅外增透型光學元件及其制備方法和應用，所述光柵式近紅外增透型光學元件包括基底，所述基底具有接收和透過入射光的正面以及相對的背面，所述基底的正面設有亞微米量級的微結構周期陣列，所述微結構周期陣列包括多數個相同的微結構單元。本發明所提供的光柵式近紅外增透型光學元件，通過在其表面構建微納結構陣列，通過改善表面折射率即可以實現優異的綜合性能，可以作為光學鏡頭、光學窗口等，來提升相關儀器的綜合性能，滿足不同領域的高端需求。

技術領域

本發明屬于光學元件及光學設計制造技術領域，具體涉及一種光柵式近紅外增透型光學元件及其制備方法和應用。

背景技術

近紅外透過型光學元件作為一種近紅外波段高透過的光學鏡頭或光學窗口，主要應用在近紅外夜視探測、近紅外遙感探測、近紅外光譜分析等方面。隨著社會的發展和技術的進步，近紅外透過型光學元件正朝向抗反射、高透過、消雜散光的新型的綜合性能優異的方向發展，尤其是在軍事、航天、安防、檢測等重點領域，更是對這種光學元件充滿了期待。

為了制備抗反射、高透過、消雜散光的光學元件，目前傳統的解決方案是通過在已有的光學元件表面鍍單層或多層抗反射介質薄膜來實現抗反增透特性，但此類薄膜存在材質種類受限、相鄰材質間的膨脹系數不匹配以及在惡劣環境下的抗腐蝕性和熱穩定性難以保證等問題。因此，傳統的鍍膜的方法并不能夠滿足重點高端領域光學元件的綜合性能高標準的要求。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種抗反射、高透過、消雜散光的光柵式近紅外增透型光學元件及其制備方法和應用，該光學元件通過在其表面構建微納結構陣列，藉由改善表面折射率即可以實現優異的綜合性能，可以作為光學鏡頭、光學窗口等，來提升相關儀器的綜合性能，滿足不同領域的高端需求。

本發明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。本發明提出的一種光柵式近紅外增透型光學元件，所述光柵式近紅外增透型光學元件包括基底，所述基底具有接收和透過入射光的正面以及相對的背面，所述基底的正面設有亞微米量級的微結構周期陣列，所述微結構周期陣列包括多數個相同的微結構單元。

優選的，前述的光柵式近紅外增透型光學元件中，其中多數個所述微結構單元具有相同的形貌、底部直徑、中心間距及高度。

優選的，前述的光柵式近紅外增透型光學元件中，其中所述微結構單元的底部直徑為480～550nm，中心間距為570～630nm，高度為260～400nm。

優選的，前述的光柵式近紅外增透型光學元件中，其中所述微結構單元為凸起的形貌。

優選的，前述的光柵式近紅外增透型光學元件中，其中所述凸起的形貌為圓柱形、圓錐形、圓臺形、拋物面形或高斯面形，其在平面上的投影都是圓形。

優選的，前述的光柵式近紅外增透型光學元件中，其中所述凸起的形貌在基底平面上投影的圓形直徑為480～550nm，中心間距為570～630nm。

優選的，前述的光柵式近紅外增透型光學元件中，其中所述基底的材質為石英光學玻璃、火石類光學玻璃、冕類光學玻璃或硅。

優選的，前述的光柵式近紅外增透型光學元件中，其中所述基底的表面蒸鍍或沉積有二氧化硅薄膜層或氧化鋁薄膜層。且所述微納結構單元分別設置于二氧化硅薄膜層或氧化鋁薄膜層上。

優選的，前述的光柵式近紅外增透型光學元件中，其中所述基底的厚度為0.5mm～5mm；所述基底的形狀為圓片、方片或異形片。

本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。本發明提出的一種光柵式近紅外增透型光學元件的制備方法，包括以下步驟：

采用刻蝕工藝在基片表面刻蝕出預先設計的凸起的形貌的微結構陣列；之后將其清洗、吹干，得到所述光柵式近紅外增透型光學元件。