專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于二氧化碳的激光的復(fù)合層反射鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于激光技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)用于改善二氧化碳激光 反射鏡(以下簡(jiǎn)稱(chēng)反射鏡)的性能。
背景技術(shù)：
在本實(shí)用新型提出之前，二氧化碳激光已經(jīng)在工業(yè)、醫(yī)療和軍事 等許多領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。應(yīng)用主要是通過(guò)二氧化碳激光成套設(shè)備而不 是單一的激光器完成的。激光切割機(jī)、激光打標(biāo)機(jī)、激光手術(shù)器等等 都是應(yīng)用非常廣泛的激光成套設(shè)備。反射鏡是成套設(shè)備上的關(guān)鍵元件 之一。二氧化碳激光器自身的激光諧振腔也需要反射鏡?？梢?jiàn)，反射 鏡是制造激光器和制造激光成套設(shè)備不可缺少的元件，反射鏡的制造
水平也決定了激光器和激光成套設(shè)備的水平。例如， 一個(gè)60W的普通 玻璃管二氧化碳激光器的反射鏡是玻璃上鍍金制備的，它因?yàn)槲章?較高，導(dǎo)致反射鏡發(fā)熱既影響激光功率的穩(wěn)定，又使激光光束模式變 化導(dǎo)致光束質(zhì)量差，還需要對(duì)反射鏡進(jìn)行冷卻，有一系列的問(wèn)題。此 外， 一套激光設(shè)備的反射鏡往往是作為易損件出現(xiàn)的，就是說(shuō)激光成 套設(shè)備經(jīng)常更換反射鏡，因此壽命是一個(gè)十分重要的指標(biāo)。對(duì)二氧化 碳激光有比較高的反射率的材料適合于制作反射鏡。目前反射鏡的材 料主要有銅、鉬、銀、金，它們對(duì)二氧化碳激光的反射率為98%左 右。銅和鉬的價(jià)格比較低可以直接做成反射鏡，而銀和金比較貴則是 在硬質(zhì)基體上鍍膜制造成反射鏡。因此，反射鏡有很多種類(lèi)1)、金 屬鏡，主要有銅鏡、鉬鏡；2)、鍍膜鏡，主要有玻璃鍍金鏡、玻璃鍍 銀鏡，硅鍍金鏡、硅鍍銀鏡；3)、增強(qiáng)介質(zhì)膜反射鏡，主要是在鍍金 或鍍銀鏡的表面再鍍介質(zhì)薄膜一方面提高反射率到99%以上，另一方 面改善表面硬度使反射鏡由金或銀薄膜表面不能擦洗變?yōu)槟軌虿料?而不至于損壞。從使用的角度看，既然是反射鏡，人們希望反射率接 近100%;同時(shí)人們希望反射鏡的壽命越長(zhǎng)越好；此外人們希望在比 較惡劣的環(huán)境下(如灰塵比較多、濕熱環(huán)境、有腐蝕性氣體等等)能 使用、被污染后能擦洗。顯然上面列舉的反射鏡都不具備這三方面的
優(yōu)勢(shì)，即在這三方面存在著一些缺點(diǎn)。例如銅鏡或鍍銀鏡，在濕熱
(50°C和85%濕度)環(huán)境下不到100小時(shí)就變黑而不能使用。

實(shí)用新型內(nèi)容
針對(duì)原有反射鏡存在的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的是提供一種反射 鏡，它具有反射率接近100%、因而吸收率很低，它很穩(wěn)定因而壽命 很長(zhǎng)，它可以在惡劣環(huán)境下正常工作還可以在被污染后清洗。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案它包括單
晶硅反射鏡基體、金屬鉬薄膜、低折射率的硬介質(zhì)膜、高折射率的硬 介質(zhì)膜組成，在單晶硅反射鏡基體上先布置一層金屬鉬薄膜，再依次 布置低折射率的硬介質(zhì)膜和高折射率的硬介質(zhì)膜，低折射率、高折射 率硬介質(zhì)膜每?jī)蓪訛橐唤M復(fù)合交替布置。
本實(shí)用新型所述的布置于單晶硅反射鏡基體上的金屬鉬薄膜，其
厚度在0. ly m至U 10ym之間。
本實(shí)用新型所述的布置于金屬鉬薄膜上的低折射率、高折射率的 硬介質(zhì)膜的光學(xué)厚度為二氧化碳激光波長(zhǎng)的四分之一。
本實(shí)用新型所述的布置于金屬薄膜上的低折射率、高折射率硬介 質(zhì)膜每?jī)蓪訛橐唤M復(fù)合交替布置4層、或6層、或8層或10層。
本實(shí)用新型所指的用于二氧化碳激光反射鏡上的低折射率的介 質(zhì)薄膜材料有BaF2、 CeF:i、 YF:.,、 ThF,、 Hf02、 TiO" YA、 Gd必,等等。 高折射率的介質(zhì)薄膜材料有ZnS、 ZnSe、 GaAs、 CdTe、 Ge等等。具 體到一個(gè)反射鏡時(shí)是低折射率材料和高折射率材料各選一種或最多 各選兩種進(jìn)行鍍膜。
本實(shí)用新型采用了上述結(jié)構(gòu)以后，其優(yōu)越性通過(guò)通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明 反射鏡的反射率一般大于99.5%，壽命由普通反射鏡的3000小時(shí)以 下延長(zhǎng)至10000小時(shí)以上，并且能在濕熱、腐蝕性強(qiáng)、和灰塵較多的 惡劣環(huán)境下使用。


圖l 二氧化碳激光的復(fù)合層反射鏡結(jié)構(gòu)示意圖。 如圖1的基本結(jié)構(gòu)。其中(1)是單晶硅反射鏡基體，其具體尺 寸和面型(指是平面、或球面、或其它光學(xué)表面形狀)根據(jù)激光成套
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設(shè)備的需要而定；(2)是真空鍍制的金屬鉬薄膜，其厚度在0.1 "m 到10um之間，功能是反射激光;(3)是一層低坷射率的硬介質(zhì)膜 (4)是一層高折射率的硬介質(zhì)膜；(5)又是一層低折射率的硬介質(zhì)
膜；(6)又是一層高折射率的硬介質(zhì)膜；所有硬介質(zhì)薄膜的光學(xué)厚度
為二氧化碳激光波長(zhǎng)的四分之一。還可以有更多的低折射率和高折射
率交替的硬介質(zhì)膜，例如6層、或8層、或10層、最少兩層也能采 用，它們的功能是增加反射率并且起保護(hù)作用。
采用上述結(jié)構(gòu)的理由和導(dǎo)致的結(jié)果如下單晶硅的硬度比較高， 容易加工成所需要的光學(xué)面型，并且穩(wěn)定性好，不易發(fā)生面型的改變； 硅導(dǎo)熱率比較高，散熱效果好，適合于做反射鏡基體材料，便于在高 功率激光的使用中冷卻；金屬鉬是我們前面所述的四種金屬中硬度最 高的，機(jī)械強(qiáng)度最高，化學(xué)穩(wěn)定性?xún)H次于金，有利于在惡劣環(huán)境下工 作和被污染后的擦洗；采用多層介質(zhì)膜的目的是增加反射率和起保護(hù) 作用，延長(zhǎng)反射鏡的使用壽命； 一般金屬鏡的反射率在98%以下(只 有新鮮的真空鍍制的金屬膜接近98%)，約有2%以上的吸收，這對(duì)于 光功率密度很高的激光而言會(huì)由此產(chǎn)生發(fā)熱使反射鏡變形甚至損壞， 而多層低折射率和高折射率的材料交替形成的介質(zhì)薄膜可以使反射 率提高到接近100% (例如6層、或8層、或10層及以上)，但一般 情況下四層膜就可以使反射—鏡的反射率達(dá)到99. 5%以上了；硬介質(zhì)膜 的另一功能是在惡劣環(huán)境下保護(hù)反射鏡，污染后便于擦拭和清洗。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的具體實(shí)施例子如下
一個(gè)直徑為50mm、厚度為IO觀、曲率半徑為8000,的單晶硅設(shè) 計(jì)反射鏡，在基體鏡面上用真空沉積的辦法鍍制厚度為lum的金屬 鉬薄膜，然后在金屬鉬薄膜上鍍YA薄膜，薄膜的光學(xué)厚度為2.65 U m (即二氧化碳激光波長(zhǎng)10. 6 ti m的四分之一)，再在YA薄膜上鍍 Ge薄膜，光學(xué)厚度為2. 65 u m，再在Ge薄膜上鍍YA薄膜，光學(xué)厚 度為2.65um，再在YA薄膜上鍍Ge薄膜，光學(xué)厚度2. 65 u m，這種 復(fù)合結(jié)構(gòu)的二氧化碳激光反射鏡就是一個(gè)反射率大于99. 5%、壽命大 于10000小時(shí)、可以用于8000W以下二氧化碳激光器的反射鏡。
權(quán)利要求1、一種用于二氧化碳的激光的反射鏡，它包括單晶硅反射鏡基體、金屬鉬薄膜、低折射率的硬介質(zhì)膜、高折射率的硬介質(zhì)膜組成，其特征在于在單晶硅反射鏡基體上先布置一層金屬鉬薄膜，再依次布置低折射率的硬介質(zhì)膜和高折射率的硬介質(zhì)膜，低折射率、高折射率硬介質(zhì)膜每?jī)蓪訛橐唤M復(fù)合交替布置。
2、 按權(quán)利要求1所述的一種用于二氧化碳的激光的復(fù)合層反射 鏡，其特征在于布置于單晶硅反射鏡基體上的金屬鉬薄膜，其厚度在O. lum到10um之間。
3、 按權(quán)利要求1所述的一種用于二氧化碳的激光的復(fù)合層反射 鏡，其特征在于布置于金屬鉬薄膜上的低折射率、高折射率的硬介 質(zhì)膜的光學(xué)厚度為二氧化碳激光波長(zhǎng)的四分之一 。
4、 按權(quán)利要求1所述的一種用于二氧化碳的激光的復(fù)合層反射鏡，其特征在于布置于金屬薄膜上的低折射率、高折射率硬介質(zhì)膜每?jī)蓪訛橐唤M復(fù)合交替布置4層、或6層、或8層或10層。
專(zhuān)利摘要一種用于二氧化碳的激光的復(fù)合層反射鏡，本實(shí)用新型屬于激光技術(shù)領(lǐng)域，本實(shí)用新型的目的是提供一種反射鏡，它具有反射率接近100％、因而吸收率很低，它很穩(wěn)定因而壽命很長(zhǎng)，它包括單晶硅反射鏡基體、金屬鉬薄膜、低折射率的硬介質(zhì)膜、高折射率的硬介質(zhì)膜組成，在單晶硅反射鏡基體上先布置一層金屬鉬薄膜，再依次布置低折射率的硬介質(zhì)膜和高折射率的硬介質(zhì)膜，低折射率、高折射率硬介質(zhì)膜每?jī)蓪訛橐唤M復(fù)合交替布置，本實(shí)用新型優(yōu)越性通過(guò)通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明反射鏡的反射率一般大于99.5％，壽命由普通反射鏡的3000小時(shí)以下延長(zhǎng)至10000小時(shí)以上，并且能在惡劣環(huán)境下使用。
文檔編號(hào)H01S3/03GK201004527SQ200620098969
公開(kāi)日2008年1月9日 申請(qǐng)日期2006年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月14日
發(fā)明者陳清明 申請(qǐng)人:武漢市富泰來(lái)光電器件有限公司