[发明专利]基于复合材料的平板型激光分束膜及其设计方法

权利要求书

1.一种基于复合材料的平板型激光分束膜，其特征在于，膜系结构为：S|dL(HL)^gHmL|A，其中，S表示基底，H表示光学厚度为λ/4的高折射率层，L表示光学厚度为λ/4的低折射率层，d表示靠近基底的L层的光学厚度系数，0≤d≤8，g表示括号中的膜层周期数，m表示靠近空气的L层的光学厚度系数，m＝0、2或者4，A表示空气，所述的低折射率层采用单一低折射率材料，所述的高折射率层采用复合材料M，该复合材料M由折射率大于1.8、且膜层周期数为a的单一材料和光学带隙大于6.0eV、且膜层周期数为b的单一材料复合而成，且所述的复合材料M的折射率n_M及膜层周期数g满足如下条件：

当光束偏振分量为p分量，则：

当光束偏振分量为s分量，则：

式中，T_D为目标透射率，n_S为基底折射率、n_C为单一低折射率材料C的折射率；θ为光束入射角，θ_C、θ_S分别是膜系中C材料层以及基底中的折射角，θ_M是指膜系中复合材料层M中的折射角。

2.一种基于复合材料的平板型激光分束膜设计方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

首先，利用折射率大于1.8的单一材料A和单一低折射率材料C设计激光分束膜，计算实现目标透射率所需的膜系结构中膜层周期数a，公式如下：

当光束偏振分量为p分量，则：

当光束偏振分量为s分量，则：

η₀＝cosθ，η_A＝n_Acosθ_A，η_C＝n_Ccosθ_C，η_S＝n_Scosθ_S (3)

式中，T_D为目标透射率，n_S为基底折射率、n_A为单一材料A的折射率、n_C为单一低折射率材料C的折射率；θ为光束入射角，θ_A、θ_C、θ_S分别是膜系中A材料层和C材料层以及基底中的折射角；

然后，利用光学带隙大于6.0eV的单一材料B和单一低折射率材料C设计激光分束膜，计算实现目标透射率所需的膜系结构中膜层周期数b，公式如下：

如果光束偏振分量为p分量，则：

如果光束偏振分量为s分量，则：

η_B＝n_Bcosθ_B (6)

式中，n_B为单一材料B的折射率，θ_B是指膜系中B材料层中的折射角；

最后，确定由材料A和材料B组成的复合材料M作为高折射率材料和单一低折射率材料C设计激光分束膜时，膜系结构中膜层周期数g的取值范围，a＜g＜b，并计算实现目标透射率所需复合材料M的折射率n_M，公式如下：

其中，如果光束偏振分量为p分量，则：

n_M＝η_Mcosθ_M (8)

如果光束偏振分量为s分量，则：

式中，θ_M是指膜系中复合材料层M中的折射角；

计算在由材料A和材料B组成的复合材料M中材料A的体积占比x，公式如下：