CN113651545A - 一种中性密度片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光学膜层技术领域，尤其涉及一种中性密度片及其制备方法。中性密度片包括依次层叠设置的玻璃基板、金属吸收膜层和介质增透膜层，所述介质增透膜层包括依次层叠设置的第一TiO2介质层、第一MgF2介质层、第二TiO2介质层、第二MgF2介质层、第三TiO2介质层和第三MgF2介质层；所述第一TiO2介质层背离第一MgF2介质层的一侧与金属吸收膜层贴合；通过在设于玻璃基板上的金属吸收膜层的表面上增设介质增透膜层，并采用特定的介质增透膜层以及具体参数配置，以达到减少金属吸收膜层的反射率，同时不会影响金属吸收膜层的吸收效果。
Description
技术领域
本发明涉及光学膜层技术领域，尤其涉及一种中性密度片及其制备方法。
背景技术
常用的吸收材料是金属材料，即在透明玻璃载体上制备一定厚度的金属材料，来实现对光强一定比例的吸收或衰减。然而，金属材料具备较强的吸收特性，同时也具备很强的反射特性；例如在某些光学***中，较强的反射会有负面影响，如信号噪声增大、成像鬼影等。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种中性密度片及其制备方法，达到减少金属吸收膜层的反射率，同时不会影响金属吸收膜层的吸收效果。
为了解决上述技术问题，本发明采用的第一技术方案为：
一种中性密度片，包括依次层叠设置的玻璃基板、金属吸收膜层和介质增透膜层，所述介质增透膜层包括依次层叠设置的第一TiO2介质层、第一MgF2介质层、第二TiO2介质层、第二MgF2介质层、第三TiO2介质层和第三MgF2介质层；所述第一TiO2介质层背离第一MgF2介质层的一侧与金属吸收膜层贴合；
所述玻璃基板在550nm波长下测得的折射率为1.52；所述金属吸收膜层在550nm波长下测得的折射率为3.17；所述第一TiO2介质层、第二TiO2介质层和第三TiO2介质层在550nm波长下测得的折射率均为2.3；所述第一MgF2介质层、第二MgF2介质层和第三MgF2介质层在550nm波长下测得的折射率均为1.38；
所述金属吸收膜层的厚度为7.1nm，所述第一TiO2介质层的厚度为38.1nm，所述第一MgF2介质层的厚度为197.8nm，所述第二TiO2介质层的厚度为24.1nm，所述第二MgF2介质层的厚度为37.9nm，所述第三TiO2介质层的厚度为25.1nm，所述第三MgF2介质层的厚度为109nm。
本发明采用的第二技术方案为：
一种中性密度片，包括依次层叠设置的玻璃基板、金属吸收膜层和介质增透膜层，所述介质增透膜层包括相互层叠设置的TiO2介质层和MgF2介质层；所述TiO2介质层背离MgF2介质层的一侧与金属吸收膜层贴合；
所述玻璃基板在550nm波长下测得的折射率为1.52；所述金属吸收膜层在550nm波长下测得的折射率为3.17；所述TiO2介质层在550nm波长下测得的折射率均为2.3；所述MgF2介质层在550nm波长下测得的折射率均为1.38；
所述金属吸收膜层的厚度为10.2nm，所述TiO2介质层的厚度为34.2nm，所述MgF2介质层的厚度为78.8nm。
本发明采用的第三技术方案为：
一种中性密度片的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备一玻璃基板；
S2、采用物理气相沉积技术在所述玻璃基板上表面依次形成金属吸收膜层和介质增透膜层；
其中，形成所述介质增透膜层，具体为：
在金属吸收膜层远离玻璃基板的一侧面上依次形成第一TiO2介质层、第一MgF2介质层、第二TiO2介质层、第二MgF2介质层、第三TiO2介质层和第三MgF2介质层；
其中，所述玻璃基板在550nm波长下测得的折射率为1.52；所述金属吸收膜层在550nm波长下测得的折射率为3.17；所述第一TiO2介质层、第二TiO2介质层和第三TiO2介质层在550nm波长下测得的折射率均为2.3；所述第一MgF2介质层、第二MgF2介质层和第三MgF2介质层在550nm波长下测得的折射率均为1.38；
所述金属吸收膜层的厚度为7.1nm，所述第一TiO2介质层的厚度为38.1nm，所述第一MgF2介质层的厚度为197.8nm，所述第二TiO2介质层的厚度为24.1nm，所述第二MgF2介质层的厚度为37.9nm，所述第三TiO2介质层的厚度为25.1nm，所述第三MgF2介质层的厚度为109nm。
本发明采用的第四技术方案为：
一种中性密度片的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备一玻璃基板；
S2、采用物理气相沉积技术在所述玻璃基板上表面依次形成金属吸收膜层和介质增透膜层；
其中，形成所述介质增透膜层，具体为：
在金属吸收膜层远离玻璃基板的一侧面上依次形成TiO2介质层和MgF2介质层；
其中，所述玻璃基板在550nm波长下测得的折射率为1.52；所述金属吸收膜层在550nm波长下测得的折射率为3.17；所述TiO2介质层在550nm波长下测得的折射率均为2.3；所述MgF2介质层在550nm波长下测得的折射率均为1.38；
所述金属吸收膜层的厚度为10.2nm，所述TiO2介质层的厚度为34.2nm，所述MgF2介质层的厚度为78.8nm。
本发明的有益效果在于：
本发明提供的一种中性密度片及其制备方法，通过在设于玻璃基板上的金属吸收膜层的表面上增设介质增透膜层，并采用特定的介质增透膜层以及具体参数配置，以达到减少金属吸收膜层的反射率，同时不会影响金属吸收膜层的吸收效果。
附图说明
图1为本发明的实施例一的一种中性密度片的结构示意图；
图2为本发明的实施例一中现有的金属吸收膜层的反射率的示意图；
图3为本发明的实施例一中现有的金属吸收膜层的透过率的示意图；
图4为本发明的实施例一的金属吸收膜层的反射率的示意图；
图5为本发明的实施例一的金属吸收膜层的透过率的示意图；
图6为本发明的实施例二的一种中性密度片的结构示意图；
图7为本发明的实施例二中现有的金属吸收膜层的反射率的示意图；
图8为本发明的实施例二中现有的金属吸收膜层的透过率的示意图；
图9为本发明的实施例二的金属吸收膜层的反射率的示意图；
图10为本发明的实施例二的金属吸收膜层的透过率的示意图；
标号说明：
1、玻璃基板；2、金属吸收膜层；3、介质增透膜层；31、第一TiO2介质层；32、第一MgF2介质层；33、第二TiO2介质层；34、第二MgF2介质层；35、第三TiO2介质层；36、第三MgF2介质层；
4、玻璃基板；5、金属吸收膜层；6、介质增透膜层；61、TiO2介质层；62、MgF2介质层。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
实施例一(透过率为50％的中性密度片)
请参照图1至图5，本发明提供的一种中性密度片，包括依次层叠设置的玻璃基板1、金属吸收膜层2和介质增透膜层3，所述介质增透膜层3包括依次层叠设置的第一TiO2介质层31、第一MgF2介质层32、第二TiO2介质层33、第二MgF2介质层34、第三TiO2介质层35和第三MgF2介质层36；所述第一TiO2介质层31背离第一MgF2介质层32的一侧与金属吸收膜层2贴合；在本实施例中，所述金属吸收膜层2的材质为铬。所述玻璃基板1为常用的K9玻璃基板。
其中，所述玻璃基板在550nm波长下测得的折射率为1.52；所述金属吸收膜层在550nm波长下测得的折射率为3.17；所述第一TiO2介质层、第二TiO2介质层和第三TiO2介质层在550nm波长下测得的折射率均为2.3；所述第一MgF2介质层、第二MgF2介质层和第三MgF2介质层在550nm波长下测得的折射率均为1.38；
所述金属吸收膜层的厚度为7.1nm，所述第一TiO2介质层的厚度为38.1nm，所述第一MgF2介质层的厚度为197.8nm，所述第二TiO2介质层的厚度为24.1nm，所述第二MgF2介质层的厚度为37.9nm，所述第三TiO2介质层的厚度为25.1nm，所述第三MgF2介质层的厚度为109nm。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：
通过在设于玻璃基板上的金属吸收膜层的表面上增设介质增透膜层，并采用特定的介质增透膜层以及具体参数配置，以达到减少金属吸收膜层的反射率，同时不会影响金属吸收膜层的吸收效果。通过上述参数配置，金属吸收膜层在380nm-780nm波长下测得的反射率可从18.1％降低至1％。
具体如图2-图3，对于只有金属吸收膜层的ND＝50％的中性密度片，Cr的膜厚虽然只有4.6nm，但其反射率高达Rave＝18.1％@380-780nm，Tave＝50.5％@380-780nm。通过本方案的设计，如图4-图5，测得的反射率Rave＝1.0％@380-780nm，透过率Tave＝50.1％@380-780nm，可以明显看出，已达到减少金属吸收膜层的反射率，同时不会影响金属吸收膜层的吸收效果。金属吸收膜层在380nm-780nm波长下测得的反射率从18.1％降低至1％。
本发明还提供的一种中性密度片的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备一玻璃基板；
S2、采用物理气相沉积技术在所述玻璃基板上表面依次形成金属吸收膜层和介质增透膜层；其中，物理气相沉积技术具体采用磁控溅射或电子蒸发技术。
其中，形成所述介质增透膜层，具体为：
在金属吸收膜层远离玻璃基板的一侧面上依次形成第一TiO2介质层、第一MgF2介质层、第二TiO2介质层、第二MgF2介质层、第三TiO2介质层和第三MgF2介质层；
其中，所述玻璃基板在550nm波长下测得的折射率为1.52；所述金属吸收膜层在550nm波长下测得的折射率为3.17；所述第一TiO2介质层、第二TiO2介质层和第三TiO2介质层在550nm波长下测得的折射率均为2.3；所述第一MgF2介质层、第二MgF2介质层和第三MgF2介质层在550nm波长下测得的折射率均为1.38；
所述金属吸收膜层的厚度为7.1nm，所述第一TiO2介质层的厚度为38.1nm，所述第一MgF2介质层的厚度为197.8nm，所述第二TiO2介质层的厚度为24.1nm，所述第二MgF2介质层的厚度为37.9nm，所述第三TiO2介质层的厚度为25.1nm，所述第三MgF2介质层的厚度为109nm。
通过上述制备方法，能够得到上述的中性密度片，并且能够达到上述所宣称的技术效果。
实施例二(透过率为40％的中性密度片)
参阅图6至图10，本发明提供的一种中性密度片，包括依次层叠设置的玻璃基板4、金属吸收膜层5和介质增透膜层6，所述介质增透膜层6包括相互层叠设置的TiO2介质层61和MgF2介质层62；所述TiO2介质层61背离MgF2介质层62的一侧与金属吸收膜层5贴合；在本实施例中，所述金属吸收膜层的材质为铬。所述玻璃基板为常用的K9玻璃基板。
所述玻璃基板在550nm波长下测得的折射率为1.52；所述金属吸收膜层在550nm波长下测得的折射率为3.17；所述TiO2介质层在550nm波长下测得的折射率均为2.3；所述MgF2介质层在550nm波长下测得的折射率均为1.38；
所述金属吸收膜层的厚度为10.2nm，所述TiO2介质层的厚度为34.2nm，所述MgF2介质层的厚度为78.8nm。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：
通过在设于玻璃基板上的金属吸收膜层的表面上增设介质增透膜层，并采用特定的介质增透膜层以及具体参数配置，以达到减少金属吸收膜层的反射率，同时不会影响金属吸收膜层的吸收效果。通过上述参数配置，金属吸收膜层在380nm-780nm波长下测得的反射率可从23.5％降低至1.8％。
具体如图7-图8，对于只有金属吸收膜的ND＝40％的中性密度片，Cr的膜厚增加到6.5nm，反射率也相应增加到Rave＝23.5％@380-780nm，而透过率则相应衰减到Tave＝40.6％@380-780nm。通过本方案的设计，如图9-图10，测得的反射率Rave＝1.8％@380-780nm，透过率Tave＝40.6％@380-780nm，可以明显看出，已达到减少金属吸收膜层的反射率，同时不会影响金属吸收膜层的吸收效果。金属吸收膜层在380nm-780nm波长下测得的反射率从23.5％降低至1.8％。
本发明还提供的一种中性密度片的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备一玻璃基板；
S2、采用物理气相沉积技术在所述玻璃基板上表面依次形成金属吸收膜层和介质增透膜层；其中，物理气相沉积技术具体采用磁控溅射或电子蒸发技术。
其中，形成所述介质增透膜层，具体为：
在金属吸收膜层远离玻璃基板的一侧面上依次形成TiO2介质层和MgF2介质层；
其中，所述玻璃基板在550nm波长下测得的折射率为1.52；所述金属吸收膜层在550nm波长下测得的折射率为3.17；所述TiO2介质层在550nm波长下测得的折射率均为2.3；所述MgF2介质层在550nm波长下测得的折射率均为1.38；
所述金属吸收膜层的厚度为10.2nm，所述TiO2介质层的厚度为34.2nm，所述MgF2介质层的厚度为78.8nm。
通过上述制备方法，能够得到上述的中性密度片，并且能够达到上述所宣称的技术效果。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种中性密度片，包括依次层叠设置的玻璃基板、金属吸收膜层和介质增透膜层，其特征在于，所述介质增透膜层包括依次层叠设置的第一TiO2介质层、第一MgF2介质层、第二TiO2介质层、第二MgF2介质层、第三TiO2介质层和第三MgF2介质层；所述第一TiO2介质层背离第一MgF2介质层的一侧与金属吸收膜层贴合；
所述玻璃基板在550nm波长下测得的折射率为1.52；所述金属吸收膜层在550nm波长下测得的折射率为3.17；所述第一TiO2介质层、第二TiO2介质层和第三TiO2介质层在550nm波长下测得的折射率均为2.3；所述第一MgF2介质层、第二MgF2介质层和第三MgF2介质层在550nm波长下测得的折射率均为1.38；
所述金属吸收膜层的厚度为7.1nm，所述第一TiO2介质层的厚度为38.1nm，所述第一MgF2介质层的厚度为197.8nm，所述第二TiO2介质层的厚度为24.1nm，所述第二MgF2介质层的厚度为37.9nm，所述第三TiO2介质层的厚度为25.1nm，所述第三MgF2介质层的厚度为109nm。
2.一种中性密度片，包括依次层叠设置的玻璃基板、金属吸收膜层和介质增透膜层，其特征在于，所述介质增透膜层包括相互层叠设置的TiO2介质层和MgF2介质层；所述TiO2介质层背离MgF2介质层的一侧与金属吸收膜层贴合；
所述玻璃基板在550nm波长下测得的折射率为1.52；所述金属吸收膜层在550nm波长下测得的折射率为3.17；所述TiO2介质层在550nm波长下测得的折射率均为2.3；所述MgF2介质层在550nm波长下测得的折射率均为1.38；
所述金属吸收膜层的厚度为10.2nm，所述TiO2介质层的厚度为34.2nm，所述MgF2介质层的厚度为78.8nm。
3.根据权利要求1或2所述的中性密度片，其特征在于，所述金属吸收膜层的材质为铬。
4.根据权利要求1或2所述的中性密度片，其特征在于，所述玻璃基板为K9玻璃基板。
5.一种中性密度片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、制备一玻璃基板；
S2、采用物理气相沉积技术在所述玻璃基板上表面依次形成金属吸收膜层和介质增透膜层；
其中，形成所述介质增透膜层，具体为：
在金属吸收膜层远离玻璃基板的一侧面上依次形成第一TiO2介质层、第一MgF2介质层、第二TiO2介质层、第二MgF2介质层、第三TiO2介质层和第三MgF2介质层；
其中，所述玻璃基板在550nm波长下测得的折射率为1.52；所述金属吸收膜层在550nm波长下测得的折射率为3.17；所述第一TiO2介质层、第二TiO2介质层和第三TiO2介质层在550nm波长下测得的折射率均为2.3；所述第一MgF2介质层、第二MgF2介质层和第三MgF2介质层在550nm波长下测得的折射率均为1.38；
所述金属吸收膜层的厚度为7.1nm，所述第一TiO2介质层的厚度为38.1nm，所述第一MgF2介质层的厚度为197.8nm，所述第二TiO2介质层的厚度为24.1nm，所述第二MgF2介质层的厚度为37.9nm，所述第三TiO2介质层的厚度为25.1nm，所述第三MgF2介质层的厚度为109nm。
6.一种中性密度片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、制备一玻璃基板；
S2、采用物理气相沉积技术在所述玻璃基板上表面依次形成金属吸收膜层和介质增透膜层；
其中，形成所述介质增透膜层，具体为：
在金属吸收膜层远离玻璃基板的一侧面上依次形成TiO2介质层和MgF2介质层；
其中，所述玻璃基板在550nm波长下测得的折射率为1.52；所述金属吸收膜层在550nm波长下测得的折射率为3.17；所述TiO2介质层在550nm波长下测得的折射率均为2.3；所述MgF2介质层在550nm波长下测得的折射率均为1.38；
所述金属吸收膜层的厚度为10.2nm，所述TiO2介质层的厚度为34.2nm，所述MgF2介质层的厚度为78.8nm。
7.根据权利要求5或6所述的中性密度片的制备方法，其特征在于，所述金属吸收膜层的材质为铬。
8.根据权利要求5或6所述的中性密度片的制备方法，其特征在于，所述玻璃基板为K9玻璃基板。
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