[发明专利]提高胶合立方能量分光棱镜抗激光损伤阈值的胶合方法

说明书

本发明光学制造工艺技术领域，公开了一种提高胶合立方能量分光棱镜抗激光损伤阈值的胶合方法。该方法以Ti₂O₃为高折射率薄膜材料、以SiO₂低折射率薄膜材料设计能量分光膜膜系，并沉积在直角棱镜斜面，采用光胶方式制备胶合立方能量分光棱镜，在两个直角棱镜贴合的沟槽处使用环氧树脂胶/光敏胶密封，可以消除由于胶层耐热性较差导致的胶合立方能量分光棱镜抗激光损伤阈值较低的现象，提高胶合立方能量分光棱镜的抗激光损伤阈值。以本发明所述方法制备的胶合立方能量分光棱镜，抗激光损伤阈值超过140MW/cm²。本发明所述方法对折射率为1.46～1.56的玻璃材料胶合能量分光器件具有普适性。

技术领域

本发明属于光学制造工艺技术领域，涉及一种提高胶合立方能量分光棱镜抗激光损伤阈值的胶合方法。

背景技术

胶合立方能量分光棱镜是很常见的一种光学元件，随着现代激光系统能量越来越强，对胶合立方能量分光棱镜的抗激光损伤阈值(LIDT,Laser-induced DamageThreshold)要求越来越高，胶合立方能量分光棱镜的LIDT已经成为制约现代高能激光系统应用的主要因素，提高胶合立方能量分光棱镜的LIDT对激光能量传输及高能激光系统有重大意义。

胶合立方能量分光棱镜的制备包含两个主要工艺过程：光学镀膜和胶合。

传统胶合立方能量分光棱镜是在一块直角棱镜的斜面沉积能量分光膜，使用环氧树脂胶或光敏胶等光学粘接剂，和另外一块不镀膜的直角棱镜斜面按照立方棱镜的方向粘接，得到胶合立方能量分光棱镜。

通过对产品性能调研可知，GHJ-01(Z)型环氧树脂胶完全固化后的耐温范围-60℃～+80℃；NOA 61(Noland OpticalAdhesive 61)型光敏胶完全固化后的耐温范围为-150℃～+125℃；其他型号的环氧树脂胶及光敏胶的耐温范围基本相当。

对以SiO₂薄膜材料作为低折射率材料的胶合立方能量分光棱镜LIDT测试可知：胶合立方能量分光棱镜受激光照射后，胶层会首先因为激光辐照变性失效，导致胶合立方能量分光棱镜损伤，含有光学粘接胶的胶合立方能量分光棱镜LIDT主要由胶层决定，对光学粘接胶进行LIDT测试实验表明：环氧树脂胶的LIDT不超过80MW/cm²，光敏胶的LIDT不超过120MW/cm²，均小于膜层的LIDT。

通过分析可知：要提高胶合立方能量分光棱镜的LIDT应该首先从胶层入手。

和SiO₂薄膜材料相比较，目前所有的光学粘接剂，其耐温性能范围均有差距，不同光学胶对胶合立方能量分光棱镜的LIDT性能提升效果不明显。

使用无胶胶合方式制备胶合立方能量分光棱镜可以从根本上消除胶层对胶合立方能量分光棱镜LIDT的影响。

目前，以光胶方式制备的无胶胶合立方能量分光棱镜尚未见到报道。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是：针对传统胶合立方能量分光棱镜LIDT较低的缺陷，提出一种提高胶合立方能量分光棱镜LIDT的胶合方法。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种提高分光棱镜抗激光损伤阈值的胶合方法，包括以下过程：

1)准备两块材料折射率为1.46～1.55的45°直角棱镜A和直角棱镜B，直角棱镜A和直角棱镜B的上下表面为毛面，直角棱镜A和直角棱镜B的直角面和斜面均为抛光面，直角棱镜A和直角棱镜B的斜面均有30°～45°倒角。

2)按照常规光学薄膜设计方法确定能量分光膜系。