本實(shí)用新型涉及一種超高反射率光學(xué)掃描振鏡，尤其涉及一種反射帶寬大、諧振角度大、偏振效應(yīng)小且耐腐蝕的掃描振鏡。

背景技術(shù)：

掃描振鏡是一種優(yōu)良的矢量掃描器件，它配有兩個(gè)反射鏡(掃描鏡)，用計(jì)算機(jī)控制反射鏡的反射角度，這兩個(gè)反射鏡可分別沿X軸和Y軸掃描，達(dá)到激光束的偏轉(zhuǎn)，使具有一定功率密謀的激光聚集點(diǎn)在材料上進(jìn)行標(biāo)記。目前多數(shù)廠家生產(chǎn)的掃描振鏡的外形是圓形、方形或異形，而且它們的重量大會(huì)影響到系統(tǒng)的掃描速度和重復(fù)定位精度?，F(xiàn)有的掃描振鏡通常是鍍金膜加SiO₂保護(hù)，由于金質(zhì)軟容易劃傷，且其附著力差，鍍膜成本較高?，F(xiàn)有的介質(zhì)膜反射鏡的反射率高、附著力好，但它反射帶寬較窄，對(duì)于單波長(zhǎng)激光而言，45度入射時(shí)反射帶只有120nm，諧振角度只能達(dá)到正負(fù)10度，而且因其偏振效應(yīng)會(huì)改變激光光斑的形狀，影響振鏡質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種超高反射率光學(xué)掃描振鏡，它使用Ag膜加多層介質(zhì)膜，不僅可以降低鍍膜層數(shù)，而且可以提高反射率和反射帶寬，諧振角度可達(dá)0-80°，此外，還可以提高膜層附著力、加強(qiáng)耐腐蝕性，提升鍍膜效益；本實(shí)用新型還通過(guò)進(jìn)一步改進(jìn)，使該振鏡為八角或橢圓結(jié)構(gòu)，從而有助于減輕反射鏡質(zhì)量，進(jìn)而提高振鏡的平整性。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

一種超高反射率光學(xué)掃描振鏡，所述的光學(xué)掃描振鏡由玻璃基材層及沉積鍍制在玻璃基材層上的高反膜組成；

所述的高反膜由9層膜層組成，9層膜層依照距離玻璃基材層從近至遠(yuǎn)的順序依次為：厚度為98-100nm的第一Al₂O₃膜層、厚度為100-120nm的Ag膜層、厚度為12-15nm的第二Al₂O₃膜層、厚度為118-120nm的第一SiO₂膜層、厚度為105-108nm的第一高折射率材料膜層、厚度為135-138nm的第二SiO₂膜層、厚度為105-108nm的第二高折射率材料膜層、厚度為135-138nm的第三SiO₂膜層、厚度為105-108nm的第三高折射率材料膜層。

所述的第一高折射率材料膜層(25)、第二高折射率材料膜層(27)和第三高折射率材料膜層(29)均由折射率范圍為1.9～2.4的高折射率材料制成。

進(jìn)一步地，所述的高折射率材料為Nb₂O₅、TiO₂、Ta₂O₅或ZrO₂。

進(jìn)一步地，為了減輕反射鏡質(zhì)量，提高振鏡的平整性，所述的玻璃基材層的外形是橢圓或八角形狀。

進(jìn)一步地，所述的玻璃基材層是熔石英FS或K9玻璃。

一種超高反射率光學(xué)掃描振鏡的制備方法，包括步驟如下：

(一)準(zhǔn)備玻璃基材層；

(二)選擇Al₂O₃、Ag、SiO₂和高折射率材料作為鍍膜材料；

(三)清洗玻璃基材層：對(duì)玻璃基材層進(jìn)行超聲波清洗，然后烘干；

(四)使用霍爾離子源對(duì)清洗后的玻璃基材層刻蝕10-15分鐘；

(五)使用離子源輔助電子束蒸發(fā)法在經(jīng)過(guò)步驟(四)處理的玻璃基材層表面沉積鍍制第一Al₂O₃膜層；

(六)使用離子源輔助阻蒸加熱法在第一Al₂O₃膜層上沉積鍍制Ag膜層，然后使用離子源輔助電子束蒸發(fā)法在Ag膜層上沉積鍍制第二Al₂O₃膜層；

(七)使用離子源輔助沉積電子束蒸發(fā)法依照距離玻璃基材層從近至遠(yuǎn)依次交替沉積第一SiO₂膜層、第一高折射率材料膜層、第二SiO₂膜層、第二高折射率材料膜層、第三SiO₂膜層和第三高折射率材料膜層。

進(jìn)一步地，選擇熔石英FS或K9玻璃作為玻璃基材層，然后將玻璃基材層使用數(shù)控車床(CNC)仿形成橢圓或八角形狀，之后拋光。

進(jìn)一步的，為了確保反射光斑不變形，所述的玻璃基材層為軸對(duì)稱的橢圓形或八角形狀，拋光后的光潔度達(dá)到美軍標(biāo)的40/20，面型小于λ/5。

進(jìn)一步的，在步驟(五)沉積鍍制第一Al₂O₃前需用霍爾離子源對(duì)玻璃基材層刻蝕10-15分鐘，且鍍前保持本底真空度低于2*10^-3Pa，沉積溫度為100-120℃，恒溫10-20分鐘；采用霍爾離子源刻蝕玻璃基材層時(shí)采用純度為99.99％的氬氣作為反應(yīng)氣體，氬氣流量為5-15SCCM，陽(yáng)極電壓為200-240V，電流為4-6A；

沉積鍍制第一Al₂O₃膜層時(shí)，控制沉積速率為0.2-0.4nm/s，氬氣流量為10-15SCCM，離子源電壓為220-260V，電流為5-8A。

進(jìn)一步地，在步驟(六)沉積鍍制Ag膜層前，對(duì)Ag膜料充分預(yù)熔，Ag膜料充分預(yù)熔的步驟如下：將加熱電流升至145-150A，維持55-60秒；然后提到 200-210A，維持110-120秒；之后提高到250-260A，維持55-60秒；最后提到290-300A，維持15-20秒；

充分預(yù)熔Ag膜料后，進(jìn)行沉積鍍制Ag膜層，控制沉積速率為1.5-2nm/S，氬氣流量為10-15SCCM，離子源電壓為220-260V，電流為5-8A；

為了防止Ag膜層被氧化，鍍完Ag膜層后，在Ag膜層上沉積鍍制第二Al₂O₃膜層，沉積鍍制第二Al₂O₃膜層時(shí)，控制沉積速率為0.2-0.4nm/s，氬氣流量為10-15SCCM，離子源電壓為220-260V，電流為5-8A。

進(jìn)一步地，為了讓抽氣系統(tǒng)抽走腔體內(nèi)殘留的Ag顆粒分子，在步驟(六)沉積鍍制第二Al₂O₃膜層后靜置10-15分鐘。

進(jìn)一步地，在步驟(七)的過(guò)程中，沉積鍍制SiO₂膜層時(shí)控制沉積速率為0.5-0.8nm/s，氣體為純度為99.99％的氧氣，流量為5-10SCCM，離子源電壓為220-260V，電流為5-8A。

在沉積鍍制高折射率材料膜層時(shí)，控制沉積速率為0.2-0.4nm/s，氣體為純度為99.99％的氧氣，流量為15-25SCCM，離子源電壓為220-260V，電流為5-8A。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：

1、選用Ag加多層介質(zhì)膜，與介質(zhì)膜相比，在減少鍍膜層數(shù)的同時(shí)大大增加反射帶帶寬和諧振角度，反射率大于99％的反射帶寬達(dá)300nm，且有效諧振角度可達(dá)0-80°。

2、本實(shí)用新型選用軸對(duì)稱的橢圓或八角形狀的反射鏡，有效降低重量，提高平整性；反射鏡的面型小于λ/5，有效減少激光光斑變形。

3、反射帶中的P光和S光偏振效應(yīng)小，反射的激光光斑不易變形。

4、全過(guò)程使用離子源刻蝕和輔助，提高膜層附著力和致密性，靠近基底鍍有一層較厚的Al₂O₃膜層，有效隔絕基片拋光殘留物對(duì)Ag層的氧化。

5、Ag層鍍完保護(hù)膜Al₂O₃后靜置10-15分鐘，有效降低Ag顆粒分子附著在膜層外表面，減少硫化和氧化效應(yīng)，降低外界的腐蝕。

6、本實(shí)用新型在國(guó)產(chǎn)設(shè)備即可實(shí)施，降低生產(chǎn)成本。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型高反射率光學(xué)掃描振鏡的截面外形示意圖；

圖2是本實(shí)用新型高反射率光學(xué)掃描振鏡膜層結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型高反射率光學(xué)掃描振鏡45°入射反射率光譜圖；

圖4是本實(shí)用新型高反射率光學(xué)掃描振鏡80°入射反射率光譜圖。

其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下：1-玻璃基材層，2-高反膜，21-第一Al₂O₃膜層，22-Ag膜層，23-第二Al₂O₃膜層，24-第一SiO₂膜層，25-第一Nb₂O₅膜層，26-第二SiO₂膜層，27-第二Nb₂O₅膜層，28-第三SiO₂膜層，29-第三Nb₂O₅膜層。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明

如圖1所示，本實(shí)用新型高反射率光學(xué)掃描振鏡的截面外形示意圖，本實(shí)用新型振鏡的截面外形可以是具有軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)的橢圓形或者八角形。

如圖2所示，一種超高反射率光學(xué)掃描振鏡，所述的光學(xué)掃描振鏡由玻璃基材層及沉積鍍制在玻璃基材層上的高反膜組成；

以下的Nb₂O₅膜層也可以替換成TiO₂、Ta₂O₅或ZrO₂。

所述的高反膜由9層膜層組成，9層膜層依照距離玻璃基材層從近至遠(yuǎn)的順序依次為：厚度為98-100nm的第一Al₂O₃膜層21、厚度為100-120nm的Ag膜層22、厚度為12-15nm的第二Al₂O₃膜層23、厚度為118-120nm的第一SiO₂膜層24、厚度為105-108nm的第一Nb₂O₅膜層25、厚度為135-138nm的第二SiO₂膜層26、厚度為105-108nm的第二Nb₂O₅膜層27、厚度為135-138nm的第三SiO₂膜層28、厚度為105-108nm的第三Nb₂O₅膜層29。

所述的玻璃基材層的橫截面是橢圓或八角形狀。

所述的玻璃基材層是熔石英FS或K9玻璃。

制備上述掃描振鏡的制備方法，它包括步驟如下：

(一)準(zhǔn)備玻璃基材層；

(二)選擇Al₂O₃、Ag、SiO₂和Nb₂O₅作為鍍膜材料；

(三)清洗玻璃基材層：對(duì)玻璃基材層進(jìn)行超聲波清洗，然后烘干；

(四)使用霍爾離子源對(duì)清洗后的玻璃基材層刻蝕10-15分鐘；

(五)使用離子源輔助電子束蒸發(fā)法在經(jīng)過(guò)步驟(四)處理的玻璃基材層表面沉積鍍制第一Al₂O₃膜層；

(六)使用離子源輔助阻蒸加熱法在第一Al₂O₃膜層上沉積鍍制Ag膜層，然后使用離子源輔助沉積電子束蒸發(fā)法在Ag膜層上沉積鍍制第二Al₂O₃膜層，靜置10-15分鐘；

(七)使用離子源輔助沉積電子束蒸發(fā)法依照距離玻璃基材層從近至遠(yuǎn)依次交替沉積第一SiO₂膜層、第一Nb₂O₅膜層、第二SiO₂膜層、第二Nb₂O₅膜層、第三SiO₂膜層和第三Nb₂O₅膜層。

在步驟(一)準(zhǔn)備玻璃基材層時(shí)，選擇熔石英FS或K9玻璃作為玻璃基材層，然后將玻璃基材層使用CNC仿形成截面為橢圓或八角形狀的，之后拋光。

拋光后的光潔度為美軍標(biāo)的40/20，面型小于λ/5。

在步驟(五)沉積鍍制Al₂O₃前需用霍爾離子源對(duì)基底膜層刻蝕10-15分鐘，且鍍前保持本底真空度低于2*10^-3Pa，沉積溫度為100-120℃，恒溫10-20分鐘；采用霍爾離子源刻蝕基底膜層時(shí)采用純度為99.99％的氬氣作為反應(yīng)氣體，氬氣流量為5-15SCCM，陽(yáng)極電壓為200-240V，電流為4-6A；

沉積鍍制Al₂O₃膜層時(shí)，控制沉積速率為0.2-0.4nm/s，氬氣流量為10-15SCCM，離子源電壓為220-260V，電流為5-8A。

在步驟(六)沉積鍍制Ag膜層前，對(duì)Ag膜料充分預(yù)熔，Ag膜料充分預(yù)熔的步驟如下：將加熱電流升至145-150A，維持55-60秒；然后提到200-210A，維持110-120秒；之后提高到250-260A，維持55-60秒；最后提到290-300A，維持15-20秒；

充分預(yù)熔Ag膜料后，進(jìn)行沉積鍍制Ag膜層，控制沉積速率為1.5-2nm/S，氬氣流量為10-15SCCM，離子源電壓為220-260V，電流為5-8A；

鍍完Ag膜層后，在Ag膜層上沉積鍍制Al₂O₃膜層，沉積鍍制Al₂O₃膜層時(shí)，控制沉積速率為0.2-0.4nm/s，氬氣流量為10-15SCCM，離子源電壓為220-260V，電流為5-8A。

在步驟(六)沉積鍍制Al₂O₃膜層后靜置10-15分鐘。

在步驟(七)的過(guò)程中，

沉積鍍制SiO₂膜層時(shí)控制沉積速率為0.5-0.8nm/s，氣體為純度為99.99％的氧氣，流量為5-10SCCM，離子源電壓為220-260V，電流為5-8A。

在沉積鍍制Nb₂O₅膜層時(shí)，控制沉積速率為0.2-0.4nm/s，氣體為純度為99.99％的氧氣，流量為15-25SCCM，離子源電壓為220-260V，電流為5-8A。

如圖3所示，為本實(shí)用新型制備的掃描振鏡的超高反射率光學(xué)掃描振鏡45°分光曲線圖，從圖中可以看出，該反射膜在700-1050nm范圍內(nèi)平均反射率大于99％，P光和S光的偏振分量非常小，中性效果好；

如圖4所示，為本實(shí)用新型超高反射率光學(xué)掃描振鏡80°分光曲線圖，從圖中可以看出，整個(gè)反射帶向短波移動(dòng)20nm，平均反射率大于99％的帶寬仍超過(guò)300nm，P光和S光的偏振分量略有分開，中性效果仍然很好。

離子源輔助沉積電子束蒸發(fā)法采用高真空鍍膜機(jī)，它是由國(guó)產(chǎn)南光提供的 1300型，配以霍爾HT-15無(wú)柵網(wǎng)式離子源，阻蒸加熱法采用的低壓高電流，最大電流可達(dá)600A。

上述具體實(shí)施方式只是以掃描振鏡為例，本實(shí)用新型不只僅僅局限于上述實(shí)施例，凡是依據(jù)本實(shí)用新型原理的任何改進(jìn)或替換，均應(yīng)在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。