[发明专利]一种全向消偏振介质薄膜激光反射镜及设计方法

摘要

本发明属于光学薄膜技术领域，具体涉及一种具有全向入射角度的消偏振介质薄膜激光反射镜及设计方法。本发明提出的全向消偏振介质薄膜激光反射镜，使用高折射率和低折射率两种薄膜材料交替的组合方式，考虑到入射波长对于折射率的影响，对膜系结构的光学厚度系数矩阵进行多次修正，并经过薄膜设计软件对膜系结构进行全数值优化，最终能够获得入射角0‑90°范围内，最小反射率大于99.88％的全向反射薄膜，并且两个偏振的反射率差最大为0.1％，使得该膜系具有较高的应用价值。

主权项

1.一种全向消偏振介质薄膜激光反射镜的设计方法，其特征在于，所述设计方法包括如下步骤：S1、所述激光反射镜具有多层反射膜，将所述多层反射膜的膜系结构设计为如下基本结构：Sub/x₁H x₂L x₃H x₄L……x₆₅H x₆₆L/Air其中，基底Sub为熔融石英材料；H和L分别代表高折射率材料Ta₂O₅和低折射率材料SiO₂，单位光学厚度为λ₀/4，λ₀为532nm；x₁～x₆₆分别为每层薄膜的光学厚度系数；S2、设定所述高折射率材料Ta₂O₅薄膜折射率为2.1175，所述低折射率材料SiO₂薄膜折射率为1.4631，将所述膜系结构初步设计为：S3、根据初步设计的所述膜系结构，提取所述膜系结构的光学厚度系数矩阵X：X＝[1.0978 1.3317 1.0477 1.5612……0.9335 1.3077 0.9735 1.6220]S4、对所述高折射率材料Ta₂O₅和所述低折射率材料SiO₂的光学常数进行标定，确定两种材料对于532nm的折射率，分别记为n_H(532)和n_L(532)，并根据下式得到所述光学厚度系数矩阵X的修正系数α：α＝[2.1175/n_H(532),1.4631/n_L(532),2.1175/n_H(532),1.4631/n_L(532),……2.1175/n_H(532),1.4631/n_L(532),2.1175/n_H(532),1.4631/n_L(532)]S5、利用所述修正系数α，根据下式对所述光学厚度系数矩阵X进行修正，得到修正后的光学厚度系数矩阵Y：Y＝αX；S6、在所述激光反射镜对任意波长λ_b进行反射时，根据下式对所述修正后的光学厚度系数矩阵Y进行二次修正，得到二次修正后的光学厚度系数矩阵β：β＝Y×λ_b/λ₀，其中，β＝[β₁ β₂ β₃ β₄……β₆₃ β₆₄ β₆₅ β₆₆]；S7、根据所述光学厚度系数矩阵β，将所述多层反射膜的膜系结构设计为如下初始结构：Sub/β₁H β₂L β₃H β₄L……β₆₃H β₆₄L β₆₅H β₆₆L/AirS8、基于所述膜系结构的初始结构，设定所述激光反射镜的反射率目标，利用商业化薄膜设计软件对所述初始结构进行全数值优化，最终得到应用于入射波长λ_b的激光反射镜的最终膜系结构。