光学部件及其制造方法与流程

1.本技术涉及光学技术领域，更具体地，涉及一种光学部件以及制造光学部件的方法。


背景技术：

2.在光学检测、光学探测、光学切割以及成像对比设备中，通常需要建立一个基准，然后在此基准下通过对比被测光学部件的透光性及反光性来评判被测光学部件的光学性能。由于基准系统与检测系统中的光源必须相同，而实现两束光源相同的常用方法是将同一束光分离成两束光，一束作为基准系统的入射光线，另一束作为检测系统入射光线。为了使同一束光分离出的两束光尽可能相同，必须使用消偏振的光学部件，以保证光线在分成两束后不同偏振态的光(如s光与p光)的能量相差保持在7％以内。
3.目前，常规的分光部件主要存在两个问题：第一，很难将光线拆分为等能量的两束光；第二，即使将光线等能量拆分为两束光后，会造成光线的两种偏振态的分离，即s光与p光的分离，且两者的能量差一般在20％以上。这两种问题的产生将会导致光学设备的检测、探测以及成像等功能失真。


技术实现要素：

4.本技术提出的实施方式可解决或部分解决上述背景技术部分提出的不足或现有技术中的其它不足。
5.本技术一方面提供了这样一种光学部件。所述光学部件包括：第一光学模块，具有第一出光侧表面，所述第一出光侧表面设置有分光膜层；以及第二光学模块，具有第二入光侧表面，所述第二入光侧表面与所述分光膜层通过胶材粘结，其中，所述分光膜层被配置为使得经由所述第一光学模块入射的光线的第一部分被反射，而允许所述光线的第二部分从中透射通过。
6.在一个实施方式中，所述光线的第一部分和所述第二部分的能量相等。
7.在一个实施方式中，所述光线的第一部分的s偏振光与p偏振光的能量差小于7％；以及所述光线的第二部分的s偏振光与p偏振光的能量差小于7％。
8.在一个实施方式中，所述第一光学模块具有第一入光侧表面，以及所述第二光学模块具有第二出光侧表面，其中所述第一入光侧表面和所述第二出光侧表面设置有补偿膜层，以补偿所述光线的能量。
9.在一个实施方式中，所述第一入光侧表面至少包括第一侧面和第二侧面，光线经所述第一侧面入射至所述分光膜层，其中，所述光线的第一部分从所述第二侧面射出；以及所述光线的第二部分，经所述第二入光侧表面后从所述第二出光侧表面射出。
10.在一个实施方式中，所述分光膜层至少包括三层分光膜层的配置。
11.在一个实施方式中，，所述分光膜层包括第一分光膜层和第二分光膜层和第三分光膜层，所述第一分光膜层和所述和第二分光膜层的折射率大于2.0。
12.在一个实施方式中，所述第一分光膜层的材质至少包括氧化钛、氧化铌、氧化钽、氧化镧、氧化锆以及氧化铪中的至少一种。
13.在一个实施方式中，所述第二分光膜层的材质至少包括氧化硅、氟化镁、氧化铝以及氧化镁中的至少一种。
14.在一个实施方式中，所述第三分光膜层的材质至少包括金属铜、镉、镍、铬、银以及金中的至少一种。
15.在一个实施方式中，所述胶材的折射率为1.0～2.0，以及所述胶材的厚度小于0.1mm。
16.在一个实施方式中，所述第一光学模块和所述第二光学模块包括白板玻璃、青板玻璃以及有色玻璃中的至少一种。
17.在一个实施方式中，所述第一光学模块和所述第二光学模块的材质相同。
18.在一个实施方式中，所述光线的波长为400nm～2000nm。
19.在一个实施方式中，所述补偿膜层至少包括两层补偿膜层的配置。
20.在一个实施方式中，所述补偿膜层包括第一补偿膜层和第二补偿膜层，所述第一补偿膜层的材质至少包括金属、半导体、氧化物以及氢化物中的至少一种。
21.在一个实施方式中，所述第二补偿膜层的材质至少包括氧化硅、氟化镁以及冰晶石中的至少一种。
22.在一个实施方式中，所述氧化物至少包括氧化钛、氧化铌、氧化钽以及氧化镧中的至少一种；以及所述氢化物至少包括氢化硅。
23.在一个实施方式中，所述分光膜层和所述补偿膜层的透过率大于90％。
24.本技术另一方面提供了一种制造光学部件的方法。该方法包括：在第一光学模块的出光侧表面设置分光膜层；以及利用胶材将所述第二光学模块的第二入光侧表面与所述分光膜层粘结，其中，所述分光膜层被配置为使得经由所述第一光学模块入射的光线的第一部分被反射，而允许所述光线的第二部分从中透射通过。
25.在一个实施方式中，所述光线的第一部分和所述第二部分的能量相等。
26.在一个实施方式中，所述光线的第一部分的s偏振光与p偏振光的能量差小于7％；以及所述光线的第二部分的s偏振光与p偏振光的能量差小于7％。
27.在一个实施方式中，在所述第一光学模块的第一入光侧表面以及所述第二光学模块的第二出光侧表面上设置补偿膜层，以补偿所述光线的能量。
28.根据本技术提供的光学部件及制造光学部件的方法可至少具有以下其中之一的优点：
29.1)本技术提供的光学部件可以将400～2000nm波长的光线拆分为至少两束，同时可保证拆分后的至少两束光线的能量近似相同；
30.2)本技术提供的光学部件可保证拆分后的每束光的s偏振光与p偏振光的能量差小于7％；以及
31.3)本技术提供的光学部件通过设置补偿膜层，可减小光线经过本技术提供的光学部件后能量强度的衰减。
附图说明
32.结合附图，通过以下非限制性实施方式的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将变得更加明显。在附图中：
33.图1是根据本技术示例性实施方式的光学部件的结构示意图；
34.图2a和图2b分别是根据本技术示例性实施方式的第一光学模块和第二光学模块的结构示意图；
35.图3是根据本技术示例性实施方式的光学部件的光路图；
36.图4是根据本技术示例性实施方式的分光光线的光谱特性图；以及
37.图5是根据本技术示例性实施方式的制造光学部件的方法的流程图。
具体实施方式
38.为了更好地理解本技术，将参考附图对本技术的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本技术的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本技术的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。
39.应注意，在本说明书中，第一、第二、第三等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制，尤其不表示任何的先后顺序。因此，在不背离本技术的教导的情况下，本技术中讨论的第一光学模块也可被称作第二光学模块，第一侧面也可被称作第二侧面等，反之亦然。
40.在附图中，为了便于说明，已稍微调整了部件的厚度、尺寸和形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。如在本文中使用的，用语“大致”、“大约”以及类似的用语用作表近似的用语，而不用作表程度的用语，并且旨在说明将由本领域普通技术人员认识到的、测量值或计算值中的固有偏差。
41.还应理解的是，诸如“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”等表述在本说明书中是开放性而非封闭性的表述，其表示存在所陈述的特征、元件和/或部件，但不排除一个或多个其它特征、元件、部件和/或它们的组合的存在。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，其修饰整列特征，而非仅仅修饰列表中的单独元件。此外，当描述本技术的实施方式时，使用“可”表示“本技术的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。
42.除非另外限定，否则本文中使用的所有措辞(包括工程术语和科技术语)均具有与本技术所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，除非本技术中有明确的说明，否则在常用词典中定义的词语应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，而不应以理想化或过于形式化的意义解释。
43.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。另外，除非明确限定或与上下文相矛盾，否则本技术所记载的方法中包含的具体步骤不必限于所记载的顺序，而可以任意顺序执行或并行地执行。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
44.以下对本技术的特征、原理和其它方面进行详细描述。
45.图1是根据本技术实施方式的光学部件100的结构示意图。
46.光学部件100可包括第一光学模块110和第二光学模块120。
47.第一光学模块110可具有第一出光侧表面111。第一出光侧表面111可设置有分光膜层10。
48.第二光学模块120可具有第二入光侧表面121。第二入光侧表面121可与分光膜层10通过胶材20粘结。分光膜层10可被配置为使得经由第一光学模块110入射的光线的第一部分被反射，而允许光线的第二部分从分光膜层10中透射通过。例如，光线可以经第一光学模块110入射至分光膜层10，且光线可在分光膜层10处被拆分为两束，如光线可在分光膜层10处反射形成反射光，以及透射形成透射光。换言之，光线可在分光膜层10处通过反射和透射被拆分为反射光和透射光。
49.如图2a所示的，第一光学模块110可具有第一出光侧表面111，且可在第一出光侧表面111上设置分光膜层10。第一光学模块110还可具有第一入光侧表面112，且可在第一入光侧表面112上设置补偿膜层30。第一入光侧表面112至少可包括第一侧面1121和第二侧面1122。
50.如图2b所示的，第二光学模块120可具有第二入光侧表面121，第二入光侧表面121可与第一出光侧表面111上设置的分光膜层10通过胶材20粘结。胶材20可以是折射率在1.0～2.0之间的光学胶材。胶材20将分光膜层10以及第二入光侧表面121粘结固化后，胶材20的厚度可小于0.1mm。第二光学模块120还可具有第二出光侧表面122，且可在第二出光侧表面122上设置有补偿膜层30。
51.图3是根据本技术实施方式的光学部件的光路图。如图3所示，入射光l可经过第一光学模块110入射至分光膜层10，在分光膜层10处可反射形成反射光l1，同时可透射形成透射光l2。示例性地，入射光l可经第一光学模块110上的第一侧面1121入射至分光膜层10，反射光l1可从第一光学模块110上的第二侧面1122射出。透射光l2可经过第二光学模块120的第二入光侧表面121透射至第二光学模块120中，并从第二出光侧表面122处射出。在示例性实施方式中，入射光l的波长可在400～200nm范围内，进一步地，入射光l可以是可见光。
52.在本技术的实施方式中，分光膜层10可包括多层分光膜层的配置，具体地，分光膜层10至少可包括三层分光膜层的配置。例如，分光膜层10可包括第一分光膜层、第二分光膜层以及第三分光膜层，即第一分光膜层、第二分光膜层以及第三分光膜层可交替层叠形成分光膜层。示例性地，第一分光膜层和第二分光膜层的折射率可大于2.0。第一分光膜层的材质至少可包括氧化钛、氧化钽、氧化镧、氧化锆以及氧化铪中的至少一种。第二分光膜层的材质至少可包括氧化硅、氟化镁、氧化铝以及氧化镁中的至少一种。第三分光膜层的材质至少可包括金属铜、镉、镍、铬、银以及金中的至少一种。下表1示例性示出了五个实施方式中的分光膜层10的组成材质。应当理解的，这些示例性说明只是对本技术的实施方式的描述，而非以任何方式限制本技术的范围。
[0053][0054]
表1
[0055]
如表1所示的第一实施方式中的分光膜层10可由氧化钛、氧化硅、氧化钛、氧化硅、氧化钛、氧化硅、氧化钛、氧化铝、铜、银、氧化铝、氧化钛、氧化硅依次层叠形成，其中，各材质的膜厚如表1所示。为避免冗长，本技术不在一一列举其他实施例中分光膜层的组成，具体详见表1中所示。
[0056]
分光膜层10可将进入第一光学模块110中的入射光l拆分为至少两束，如可拆分为一束反射光l1，另一束透射光l2。反射光l1可从第一光学模块110上的第二侧面1122射出，透射光l2可从第二光学模块120的第二出光侧表面122处射出。特别地，射出光学部件100后的反射光l1和透射光l2的能量可近似相等，反射光l1的s偏振光与p偏振光以及透射光l2的s偏振光与p偏振光的能量差均可小于7％。
[0057]
在本技术的实施方式中，第一光学模块110和第二光学模块120的材质可以相同。第一光学模块110和第二光学模块120可包括白板玻璃、青板玻璃以及有色玻璃中的至少一种。第一光学模块110和第二光学模块120可通过胶材20粘结，胶材20的折射率可在1.0～2.0之间，固化后胶材厚度可小于0.1mm。入射光l的波长在400～2000nm之间，入射光l在分光膜层10中的透过率大于90％。进一步地，入射光l在第一光学模块110、第二光学模块120、固化后的胶材20以及补偿膜层30中的透过率均可大于90％。
[0058]
在本技术实施方式中，补偿膜层30可包括多层补偿膜层的配置，具体地，补偿膜层30至少可包括两层补偿膜层的配置。例如，补偿膜层30至少可包括第一补偿膜层和第二补偿膜层，即第一补偿膜层和第二补偿膜层可交替层叠形成补偿膜层。示例性地，第一补偿膜层的材质至少可包括金属、半导体、氧化物以及氢化物中的至少一种。进一步地，氧化物至
少可包括氧化钛、氧化铌、氧化钽以及氧化镧中的至少一种。氢化物至少可包括氢化硅。第二补偿膜层的材质至少可包括氧化硅、氟化镁以及冰晶石中的至少一种。补偿膜层30可以减小入射光l经过光学部件100后的能量强度的衰减。
[0059]
下表2示例性示出了本技术五个实施方式中的补偿膜层30的组成材质。应当理解的，这些示例性说明只是对本技术的实施方式的描述，而非以任何方式限制本技术的范围。
[0060][0061][0062]
表2
[0063]
如表2所示的第一实施方式中的补偿膜层30可由氧化钛 氧化镧、氟化镁、氧化钛 氧化镧、氟化镁、氧化钛 氧化镧、氟化镁依次层叠形成，其中，各材质的膜厚如表2所示。为避免冗长，本技术不在一一列举其他实施例中补偿膜层的组成，具体详见表2中所示。
[0064]
图4示出了根据本技术实施方式的光谱特性图。图4中的横坐标为光的波长(单位：nm)，纵坐标为相对比率(0～100％)，曲线1为s偏振光的反射率随波长变化的曲线，曲线2为p偏振光的反射率随波长变化的曲线，曲线3为s偏振光的透射率随波长变化的曲线，曲线4为p偏振光的透射率随波长变化的曲线。从图3可以看出，本技术实施方式中的s偏振光与p透射光的反射率以及s偏振光与p偏振光的透射率之差均小于7％。
[0065]
图5是根据本技术示例性实施方式的制造光学部件的方法的流程图1000。
[0066]
制造光学部件的方法1000可包括：s1，在第一光学模块的出光侧表面设置分光膜层；以及s2，利用胶材将第二光学模块的第二入光侧表面与分光膜层粘结，其中，分光膜层被配置为使得经由第一光学模块入射的光线的第一部分被反射，而允许光线的第二部分从中透射通过。
[0067]
在示例性实施方式中，胶材可以是折射率在1.0～2.0之间的光学胶材。胶材将分光膜层以及第二入光侧表面粘结固化后，胶材的厚度可小于0.1mm。
[0068]
在示例性实施方式中，可在第一光学模块的第一入光侧表面以及第二光学模块的第二出光侧表面上设置补偿膜层，其中，第一入光侧表面可包括第一侧面和第二侧面。入射光可经过第一光学模块入射至分光膜层。分光膜层可被配置为使得经由第一光学模块入射的光线的第一部分被反射，而允许光线的第二部分从第二光学模块中透射通过。示例性地，入射光可经第一光学模块上的第一侧面入射至分光膜层，反射光可从第一光学模块上的第二侧面射出。透射光可经过第二光学模块的第二入光侧表面透射至第二光学模块中，并从第二出光侧表面处射出。在示例性实施方式中，入射光的波长可在400～200nm范围内，进一步地，入射光可以是可见光。
[0069]
在示例性实施方式中，射出光学部件后的反射光和透射光的能量可近似相等，反射光的s偏振光与p偏振光以及透射光的s偏振光与偏振光的能量差均可小于7％。
[0070]
以上描述仅为本技术的实施方式以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本技术中所涉及的保护范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述技术构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本技术中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。