本發(fā)明屬于光纖通信，具體涉及一種在光纖通信模塊硅基lens透鏡上鍍制波段范圍為1260-1620nm的全波段的抗摩擦、耐恒溫恒濕且透過率高的薄膜的設(shè)計(jì)與制備方法。

背景技術(shù)：

1、光纖通信系統(tǒng)的工作原理?主要基于光的波長(zhǎng)復(fù)用技術(shù)，它允許在單一光纖中同時(shí)傳輸多個(gè)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)。這一技術(shù)涉及兩個(gè)關(guān)鍵過程：復(fù)用和解復(fù)用。

2、復(fù)用是在發(fā)送端將來自不同光源的多個(gè)信號(hào)通過一系列光學(xué)元件將這些不同波長(zhǎng)的光信號(hào)精確地對(duì)齊并合并，合并后的信號(hào)隨后被發(fā)送到單根光纖中進(jìn)行傳輸。解復(fù)用原理與復(fù)用相反。光通信模塊里的硅基lens用于光路的匯聚和準(zhǔn)直，可以有效減少能量損耗，如圖1所示。

3、然而市場(chǎng)上提供的硅基lens由于透過率較低（或測(cè)低反時(shí)反射值較大），無法極大的降低能量的損耗，或者膜層很難通過中度摩擦和48小時(shí)高溫高濕實(shí)驗(yàn)。不能滿足光通信長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述技術(shù)問題，本申請(qǐng)?zhí)峤t外光學(xué)鏡片及其制備方法、光通信波分復(fù)用模塊硅基lens透鏡。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)?zhí)岢鋈缦录夹g(shù)方案：

3、第一方面，提供一種近紅外光學(xué)鏡片，包括硅基底和對(duì)稱設(shè)于所述硅基底兩側(cè)的ar膜系結(jié)構(gòu)，所述ar膜系結(jié)構(gòu)為sub/0.5(hl)^2(0.5h)k/air，其中h代表1個(gè)基本厚度的高折射率層，l代表1個(gè)基本厚度的第一低折射率層，k代表1個(gè)基本厚度的第二低折射率層，其中1個(gè)h或1個(gè)l或1個(gè)k對(duì)應(yīng)的基本厚度代表該膜層在參考波長(zhǎng)處具有1/4光學(xué)厚度；所述近紅外光學(xué)鏡片對(duì)1260~1620nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光的平均透過率為90%以上。

4、作為優(yōu)選，所述近紅外光學(xué)鏡片對(duì)1260~1620nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光的平均透過率為95%以上，進(jìn)一步優(yōu)選為99%以上。

5、作為優(yōu)選，所述高折射率層為ti3o5層，所述第一低折射率層為sio2層，所述第二低折射率層為mgf2層。

6、作為優(yōu)選，所述ar膜系結(jié)構(gòu)包括依次設(shè)于硅基底表面的第一ti3o5層、第一sio2層、第二ti3o5層、第二sio2層、第三ti3o5層和mgf2層；所述第一ti3o5層的厚度為165~170nm，所述第一sio2層的厚度為222~227nm，所述第二ti3o5層的厚度為65~70nm，所述第二sio2層的厚度為100~105nm，所述第三ti3o5層的厚度為130~135nm，所述mgf2層的厚度為267~272nm。

7、作為優(yōu)選，所述第一ti3o5層的厚度為168.27nm，所述第一sio2層的厚度為225.17nm，所述第二ti3o5層的厚度為67.7nm，所述第二sio2層的厚度為102.66nm，所述第三ti3o5層的厚度為133.3nm，所述mgf2層的厚度為269.23nm。

8、第二方面，提供近紅外光學(xué)鏡片的制備方法，包括：

9、在硅基底的第一表面鍍制ar膜系結(jié)構(gòu)，所述ar膜系結(jié)構(gòu)包括依次設(shè)置的高折射率層、第一低折射率層、高折射率層、第一低折射率層、高折射率層和第二折射率層；

10、在硅基底的第二表面依次鍍制與第一表面相同的ar膜系結(jié)構(gòu)；

11、冷卻至室溫，即得到所述近紅外光學(xué)鏡片。

12、作為優(yōu)選，在硅基底的第一表面的膜層、第二表面的膜層鍍制前，還包括：將硅基底放入鍍膜機(jī)中，抽真空至1.5×10-3~2×10-3pa，預(yù)熱至115~125℃，并進(jìn)行離子源清洗。

13、作為優(yōu)選，各膜層的鍍制溫度為115~125℃。

14、作為優(yōu)選，各高折射率層的沉積速率為2.5~3.5?/s；各第一低折射率層的沉積速率為4.5~5.5?/s；第二低折射率層的沉積速率為4.5~5.5?/s。

15、作為優(yōu)選，各膜層的鍍制方式為真空電子束蒸發(fā)鍍膜。

16、作為優(yōu)選，第二低折射率層沉積在rf離子源輔助下進(jìn)行；所述rf離子源參數(shù)為電壓280~320v，電流280~320ma，acc電壓為180~220v，充氣量為氬氣38~42sccm，中和器氬氣7~9sccm。

17、作為優(yōu)選，各高折射率層沉積在rf離子源輔助下進(jìn)行；所述rf離子源參數(shù)為電壓1000~1100v，電流860~940ma，acc電壓為570~630v，充氣量為氧氣65~75sccm，中和器氬氣7~9ssccm。

18、作為優(yōu)選，各第一低折射率層沉積在rf離子源輔助下進(jìn)行；所述rf離子源參數(shù)為電壓860~940v，電流860~940ma，acc電壓為570~630v，充氣量為氧氣45~55sccm，中和器氬氣7~9sccm。

19、作為優(yōu)選，在將硅基底放入鍍膜機(jī)前，還包括對(duì)硅基底進(jìn)行拋光和清潔。

20、作為優(yōu)選，所述鍍膜過程中采用背反射光控監(jiān)控膜厚。

21、作為優(yōu)選，在所述硅基底的兩面鍍膜完成后，階梯降溫至70℃以下后取出。

22、第三方面，提供光通信波分復(fù)用模塊硅基lens透鏡，包括前述的近紅外光學(xué)鏡片或前述的制備方法制備的近紅外光學(xué)鏡片。

23、與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案之一或多個(gè)技術(shù)方案能達(dá)到至少以下有益效果之一：

24、提供的近紅外光學(xué)鏡片，包括硅基底和對(duì)稱設(shè)于硅基底兩側(cè)的ar膜系結(jié)構(gòu)，通過膜層材料、膜層結(jié)構(gòu)和厚度的搭配設(shè)計(jì)，該近紅外光學(xué)鏡片在1260~1620nm波長(zhǎng)表現(xiàn)出低反射高透過的優(yōu)勢(shì)，遠(yuǎn)優(yōu)于市面上產(chǎn)品，且膜層的粘結(jié)力好、耐中度摩擦、耐恒溫恒濕性能好，可應(yīng)用于光通信波分復(fù)用模塊硅基lens透鏡。

25、提供的近紅外光學(xué)鏡片的制備方法，通過優(yōu)化制備工藝，有利于進(jìn)一步改善膜系的粘結(jié)力、耐中度摩擦和耐恒溫恒濕性能。

技術(shù)特征：

1.一種近紅外光學(xué)鏡片，其特征在于，包括硅基底和對(duì)稱設(shè)于所述硅基底兩側(cè)的ar膜系結(jié)構(gòu)，所述ar膜系結(jié)構(gòu)為sub/0.5(hl)^2(0.5h)k/air，其中h代表1個(gè)基本厚度的高折射率層，l代表1個(gè)基本厚度的第一低折射率層，k代表1個(gè)基本厚度的第二低折射率層，其中1個(gè)h或1個(gè)l或1個(gè)k對(duì)應(yīng)的基本厚度代表該膜層在參考波長(zhǎng)處具有1/4光學(xué)厚度；所述近紅外光學(xué)鏡片對(duì)1260~1620nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光的平均透過率為90%以上。

2.如權(quán)利要求1所述的近紅外光學(xué)鏡片，其特征在于，所述近紅外光學(xué)鏡片對(duì)1260~1620nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光的平均透過率為95%以上，優(yōu)選為99%以上；

3.如權(quán)利要求2所述的近紅外光學(xué)鏡片，其特征在于，所述ar膜系結(jié)構(gòu)包括依次設(shè)于硅基底表面的第一ti3o5層、第一sio2層、第二ti3o5層、第二sio2層、第三ti3o5層和mgf2層；所述第一ti3o5層的厚度為165~170nm，所述第一sio2層的厚度為222~227nm，所述第二ti3o5層的厚度為65~70nm，所述第二sio2層的厚度為100~105nm，所述第三ti3o5層的厚度為130~135nm，所述mgf2層的厚度為267~272nm。

4.如權(quán)利要求3所述的近紅外光學(xué)鏡片，其特征在于，所述第一ti3o5層的厚度為168.27nm，所述第一sio2層的厚度為225.17nm，所述第二ti3o5層的厚度為67.7nm，所述第二sio2層的厚度為102.66nm，所述第三ti3o5層的厚度為133.3nm，所述mgf2層的厚度為269.23nm。

5.如權(quán)利要求1~4任意一項(xiàng)所述的近紅外光學(xué)鏡片的制備方法，其特征在于，包括：

6.如權(quán)利要求5所述的近紅外光學(xué)鏡片的制備方法，其特征在于，在硅基底的第一表面的膜層和第二表面的膜層鍍制前，均包括：將硅基底放入鍍膜機(jī)中，抽真空至1.5×10-3~2×10-3pa，預(yù)熱至115~125℃，并進(jìn)行離子源清洗。

7.如權(quán)利要求2所述的近紅外光學(xué)鏡片的制備方法，其特征在于，各膜層的鍍制溫度為115~125℃；

8.如權(quán)利要求2所述的近紅外光學(xué)鏡片的制備方法，其特征在于，第二低折射率層沉積在rf離子源輔助下進(jìn)行；所述rf離子源參數(shù)為電壓280~320v，電流280~320ma，acc電壓為180~220v，充氣量為氬氣38~42sccm，中和器氬氣7~9sccm；

9.如權(quán)利要求2所述的近紅外光學(xué)鏡片的制備方法，其特征在于，在所述硅基底的兩面鍍膜完成后，階梯降溫至70℃以下后取出。

10.光通信波分復(fù)用模塊硅基lens透鏡，其特征在于，包括如權(quán)利要求1~4任意一項(xiàng)所述的近紅外光學(xué)鏡片或如權(quán)利要求5~9任意一項(xiàng)所述的制備方法制備的近紅外光學(xué)鏡片。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供近紅外光學(xué)鏡片，包括硅基底和對(duì)稱設(shè)于所述硅基底兩側(cè)的AR膜系結(jié)構(gòu)，所述AR膜系結(jié)構(gòu)為sub/0.5(HL)^2(0.5H)K/Air，所述近紅外光學(xué)鏡片對(duì)1260~1620nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光的透過率為90%以上。通過膜層材料、膜層結(jié)構(gòu)和厚度的搭配設(shè)計(jì)，該近紅外光學(xué)鏡片在1260~1620nm波長(zhǎng)表現(xiàn)出低反射高透過的優(yōu)勢(shì)，遠(yuǎn)優(yōu)于市面上產(chǎn)品，且膜層的粘結(jié)力好、耐中度摩擦、耐恒溫恒濕性能好，可應(yīng)用于光通信波分復(fù)用模塊硅基lens透鏡。

技術(shù)研發(fā)人員：呼亞龍,請(qǐng)求不公布姓名,蔡順學(xué)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：安徽先導(dǎo)先進(jìn)科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30