專利名稱：全反射激光防護(hù)鏡的制作方法
一種全反射激光防護(hù)鏡本發(fā)明屬于抗激光損傷的防護(hù)目鏡由于組成人眼的屈光媒質(zhì)可以透過(guò)4000～1，4000A°的光波，使之在視網(wǎng)膜上聚焦后產(chǎn)生極高的光學(xué)增益，所以人的眼睛若被高強(qiáng)度激光照射后，易造成程度不同的損傷，致使視力減退、視網(wǎng)膜受傷、白內(nèi)障、甚至永久失明。有的激光技術(shù)人員在工作中被激光損傷了眼睛，有的國(guó)家已將激光致盲武器裝備了部隊(duì)。為了保護(hù)激光技術(shù)人員和指戰(zhàn)員的眼睛免受激光損傷，歷年來(lái)，不少國(guó)家進(jìn)行了激光防護(hù)目鏡的研制工作，但多是采用玻璃濾色片和塑料濾色片制成的吸收式目鏡。在1964年美國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)春季會(huì)議上，美國(guó)光學(xué)公司的G.H.Swope等人首次介紹了用于防護(hù)釹玻璃激光輻射的吸收式目鏡的研制，鏡片采用西德Schott光學(xué)玻璃公司生產(chǎn)的BG-18濾色玻璃制成。1975年，美國(guó)洛斯-阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(LANL)的D.C.Winburn等人采用Schott公司研制的KG-3濾色玻璃制成防護(hù)摻釹石榴石、釹玻璃等激光輻射的目鏡，并將BG-18濾色玻璃制成防紅寶石激光輻射的目鏡，產(chǎn)品由Fred-Reed和Glendale兩光學(xué)公司生產(chǎn)。D.C.Winburn又于1978年和1982年撰文介紹了這兩公司采用Schoot公司的KG-3、KG-5、BG-18、BG-38、GG-9等牌號(hào)的濾色玻璃生產(chǎn)、銷售的LGS型吸收式激光防護(hù)鏡，及其在LANL的使用情況，GLendale公司還研制了染色塑料鏡片的防護(hù)鏡，比玻璃鏡片輕便，且價(jià)格低廉。
濾色玻璃或染色塑料鏡片都是依靠其強(qiáng)烈吸收激光輻射能量而達(dá)到保護(hù)眼睛的目的，由于濾色玻璃對(duì)激光有很高的吸收率，故其抗激光熱沖擊破壞的能力亦很低，容易在較低的激光能量下即被擊穿或炸裂。如LGS-NDGA型吸收式防護(hù)鏡在摻釹石榴石連續(xù)激光器輸出的功率密度為22W/cm2的激光照射下，20秒鐘后即產(chǎn)生損傷裂紋。同時(shí)，濾色玻璃或染色塑料鏡片雖可以通過(guò)增加厚度來(lái)提高光學(xué)密度，進(jìn)而增高對(duì)激光的衰減度，但是衰減度愈高，可見光的透明度亦愈低，致使工作人員佩戴防護(hù)鏡后影響正常工作。并且，濾色玻璃對(duì)氣候的適應(yīng)性能及化學(xué)穩(wěn)定性亦較差。幾年后，美國(guó)又報(bào)導(dǎo)了一種吸收一反射復(fù)合式激光防護(hù)目鏡，專利號(hào)為3519339此種鏡的膜層結(jié)構(gòu)為一個(gè)濾光片，雖對(duì)激光輻射有較高的衰減能力，但由于其通帶只在5800A°附近的一個(gè)很窄的范圍內(nèi)，造成可見光透明度很低，使工作人員佩戴后無(wú)法進(jìn)行正常操作。
本發(fā)明旨在提供一種抗激光破壞能力強(qiáng)，防護(hù)可靠，視覺透過(guò)率高，佩戴輕便的全反射式激光防護(hù)鏡。
全反射激光防護(hù)鏡是利用光學(xué)多層介質(zhì)膜對(duì)光波波長(zhǎng)可以有選擇地全反射和有選擇地透射的特點(diǎn)，采用真空蒸發(fā)技術(shù)，在平面光學(xué)玻璃鏡片上鍍以多層介質(zhì)光學(xué)薄膜，并配以專用防護(hù)鏡架或鏡罩制成。它對(duì)激光能量的透過(guò)率很低，而在整個(gè)可見光波段具有良好的透明度;并且在制造過(guò)程中，通過(guò)恰當(dāng)?shù)乜刂乒に嚄l件，制成防護(hù)不同波長(zhǎng)激光的鏡片。由于它極大地反射激光能量，而本身吸收能量甚少，所以其抗激光熱沖擊能力強(qiáng)。在鍍制的鏡片表面再?gòu)?fù)蓋膠合上一塊與基片相同性質(zhì)的玻璃蓋片，可進(jìn)一步提高鏡片的化學(xué)穩(wěn)定性，能夠承受軍事活動(dòng)環(huán)境中氣候變化、溫度、濕度變化的影響，經(jīng)久耐用，方便可靠，鑒于1981年頒布的激光防護(hù)角度范圍的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)6161為0～30°(入射角)，為了兼顧對(duì)激光的高反射和對(duì)可見光的高透過(guò)，并保證實(shí)現(xiàn)入射安全角，在鍍制時(shí)控制波長(zhǎng)不在主波長(zhǎng)處，而在主波長(zhǎng)兩側(cè)適當(dāng)?shù)牟ㄩL(zhǎng)范圍內(nèi)調(diào)整，便可以實(shí)現(xiàn)在遠(yuǎn)大于人眼視區(qū)(60°)范圍內(nèi)安全防護(hù)高功率激光的輻射。
附圖
一是本發(fā)明激光防護(hù)鏡的外形照片。
附圖二表示本發(fā)明激光防護(hù)鏡鏡片的部分分解形式的橫截剖面圖。
下面就是本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例如附圖二所示，本發(fā)明激光防護(hù)鏡鏡片由以下三部分基片〔1〕，膜層〔2〕、〔3〕和蓋片〔4〕構(gòu)成?；?〕采用K-9玻璃平片，直徑為φ40～φ80mm，厚度為0.8～1.20mm，在鍍膜之前，對(duì)其用氧化鈰人工拋光處理。應(yīng)用國(guó)產(chǎn)普通光學(xué)多層鍍膜設(shè)備，采用常規(guī)的真空蒸發(fā)技術(shù)，在玻璃基片〔1〕上依次交替蒸發(fā)硫化鋅〔2〕-氟化鎂〔3〕，鍍層共10～19層，其中，前6～15層膜每層光學(xué)厚度為λ/4，最后四層膜每層的光學(xué)厚度為1/8λ～6/8λ，最后四層膜層厚度的改變進(jìn)一步提高了鏡片抗激光損壞閾值。同時(shí)，為了兼顧鏡片對(duì)激光的高反射和對(duì)可見光的高透過(guò)，并保證實(shí)現(xiàn)入射安全角，在鍍制時(shí)，控制波長(zhǎng)在主波長(zhǎng)λ±750A°范圍內(nèi)調(diào)整。鍍制完畢的鏡片在320℃～380℃溫度下烘烤5～8小時(shí)后自然降溫。為了提高鏡片的化學(xué)穩(wěn)定性，將烘烤完畢的鏡片，在10±2小時(shí)內(nèi)，干膜層表面上復(fù)蓋一片與基片〔1〕性質(zhì)完全相同的玻璃蓋片〔4〕，周邊用環(huán)氧樹脂密封?；蛘?，為了同時(shí)提高鏡片的化學(xué)穩(wěn)定性及鏡片的光學(xué)密度，亦可將一片交替鍍有硫化鋅-氟化鎂膜層9～18層的介質(zhì)膜蓋片，膜面對(duì)著膜面復(fù)蓋于鏡片上，周邊亦用環(huán)氧樹脂密封。眼罩材料采用有機(jī)硅橡膠或塑膠，可為各種面型的人員使用，并且佩戴后有足夠大的視區(qū)范圍和不影響已經(jīng)佩戴的視力矯正鏡。
按上述工藝制作的激光防護(hù)目鏡，以功率密度72W/cm2的連續(xù)摻釹石榴石激光靠近照射1分鐘，鏡片完好無(wú)損;以脈寬小于20ns，輸出能量密度704mj/cm2的調(diào)Q脈沖摻釹石榴石激光，取0～40°不同入射角測(cè)量激光能量透過(guò)率，測(cè)得鏡片石激光波長(zhǎng)處的光學(xué)密度(OD值)為2.5～6.0，可見光波段5300～5800A°范圍內(nèi)，鏡片的透過(guò)率大于80%，并能經(jīng)受相對(duì)濕度100%條件及稀硫酸溶液中浸泡考驗(yàn)。
該發(fā)明全反射激光防護(hù)鏡可以防護(hù)摻釹石榴石、釹玻璃、五磷酸釹、紅寶石、氦-氖、氦-鎘、銅蒸汽、氬離子、砷化鎵、紅寶石-氦氖(合用)、氮分子等激光輻射。在3000～14000A°的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，不僅可以用于人眼的防護(hù)，并可用于光電傳感器、光電探測(cè)器的接收窗口不被強(qiáng)激光破壞。
權(quán)利要求
1.一種全反射激光防護(hù)鏡，它包括玻璃鏡片和鏡罩，本發(fā)明特征在于，上述玻璃鏡片由三部分構(gòu)成a.K-9玻璃平基片[1]；b.交替蒸發(fā)于基片[1]上的硫化鋅[2]-氟化鎂[3]膜層共10～19層；c.K-9玻璃平蓋片[4]復(fù)蓋于膜層上面，或者將交替蒸發(fā)硫化鋅-氟化鎂膜層9～18層的介質(zhì)膜蓋片復(fù)蓋于膜層上面。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的激光防護(hù)鏡，其特征在于，上述基片〔1〕直徑為φ40～80mm，厚度為0.8～1.20mm，鍍膜之前經(jīng)氧化鈰拋光處理。
3.據(jù)權(quán)利要求1所述的激光防護(hù)鏡，其特征在于，所述基片〔1〕表面上的蒸發(fā)鍍層，前6～15層膜層的光學(xué)厚度為λ/4，后4層膜層的光學(xué)厚度為1/8λ～6/8λ。
4.據(jù)權(quán)利要求1所述的激光防護(hù)鏡，其特征在于所述鏡片鍍膜時(shí)，控制波長(zhǎng)在主波長(zhǎng)λ±750A°范圍內(nèi)調(diào)整。
5.據(jù)權(quán)利要求1，4所述的激光防護(hù)鏡，其特征在于，所述鏡片鍍制完后，在320～380℃溫度下烘烤5～8小時(shí)后自然降溫。
6.據(jù)權(quán)力要求1所述的激光防護(hù)鏡，其特征在于，上述蓋片〔4〕是在鏡片烘烤完畢后10±2小時(shí)內(nèi)復(fù)蓋于膜層表面，周邊用環(huán)氧樹脂密封。
全文摘要
一種全反射激光防護(hù)鏡，屬于抗激光損傷的防護(hù)目鏡。本發(fā)明采用真空蒸發(fā)技術(shù)，在平面光學(xué)玻璃基片上鍍以多層介質(zhì)光學(xué)薄膜，通過(guò)恰當(dāng)控制鍍制工藝條件，使之對(duì)3000～14000范圍內(nèi)的不同波長(zhǎng)的激光高反射，而在可見光波段5300～5800范圍內(nèi)具有良好的透明度。本發(fā)明激光防護(hù)鏡抗激光破壞閾值高，化學(xué)穩(wěn)定性好、佩戴輕便，能夠承受軍事活動(dòng)環(huán)境中氣候變化、溫度、濕度變化的影響。該防護(hù)鏡還可用作光電傳感器、光電探測(cè)器的窗口不致被強(qiáng)激光損壞。
文檔編號(hào)G02B5/28GK1034070SQ8710824
公開日1989年7月19日 申請(qǐng)日期1987年12月28日 優(yōu)先權(quán)日1987年12月28日
發(fā)明者譚強(qiáng), 欒桂榮 申請(qǐng)人:山東大學(xué)