具有磁性反射层成像单元的光学成像元件及其制备方法技术

本发明专利技术提供具有磁性反射层成像单元的光学成像元件及其制备方法，光学成像元件包括若干个叠加的光学成像单元，光学成像单元包括上层透光层叠体和下层透光层叠体，上层透光层叠体和下层透光层叠体均为若干个带有反射层的透光条并列组成，上层透光层叠体中的第一透光条方向与下层透光层叠体中的第二透光条方向呈垂直相交设置；反射层为三明治层叠金属磁性薄层，包括第一金属铝层、中央磁性层和第二金属铝层。本发明专利技术能够形成积木结构的二元磁光光子晶体，或在多个光学成像单元叠放时形成三元磁光光子晶体结构，在禁带边缘的非互易效应达到最大，利用非互易相移区域实现了不需要巨大的厚度就可以实现非互易相移区域，降低光损耗，提高折射成像准确度。提高折射成像准确度。提高折射成像准确度。

【技术实现步骤摘要】
具有磁性反射层成像单元的光学成像元件及其制备方法


[0001]本专利技术属于光学成像元件
，具体涉及具有磁性反射层成像单元的光学成像元件及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着航空航天技术、光电技术、原子能技术和激光技术等尖端技术的迅速发展，对光学元件的相关性能要求也越来越高。在上述高精尖科技领域中，光学元件应用十分广泛，但对光学元件的表面质量要求较高，，但是，现在所采用的两层正交排列的透明材料实现的微通道矩阵光波导平板，空中成像的分辨率和清晰度不够，不仅影响用户体验，还对应用场景提出了更高的要求，导致无介质空中成像技术的商业推广和大规模应用受到了极大的制约。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对上述缺陷，提供一种能够形成积木结构的二元磁光光子晶体，或在多个包括上层透光层叠体和下层透光层叠体的光学成像单元叠放时形成三元磁光光子晶体结构，在禁带边缘的非互易效应达到最大，利用非互易相移区域实现了磁光隔离器功能，不需要巨大的厚度就可以实现非互易相移区域，降低光损耗提高折射成像准确度，利用反射层的具有较大介电常数的中央磁性层而实现光子禁带，抑制光频率落在禁带内的分子或原子的自发辐射的具有磁性反射层成像单元的光学成像元件及其制备方法。
[0004]本专利技术提供如下技术方案：具有磁性反射层成像单元的光学成像元件，所述光学成像元件包括若干个叠加的光学成像单元，所述光学成像单元包括上层透光层叠体和下层透光层叠体，所述上层透光层叠体和所述下层透光层叠体具有相同的结构，均为若干个带有反射层的透光条并列组成，所述上层透光层叠体中的第一透光条方向与所述下层透光层叠体中的第二透光条方向呈垂直相交设置；所述反射层为三明治层叠金属磁性薄层，所述三明治层叠金属磁性薄层包括第一金属铝层、中央磁性层和第二金属铝层，所述第一金属铝层和第二金属铝层将中央磁性层夹在中间；所述三明治层叠金属磁性薄层是通过磁控溅射方法结合至所述透光条上的；所述中央磁性层为Fe3O4磁性薄层或钕铁硼磁性薄层，所述钕铁硼磁性薄层的厚度为0.05
‑
0.2mm，所述Fe3O4磁性薄层的厚度为0.05
‑
0.2μm。
[0005]进一步地，所述上层透光层叠体和下层透光层叠体之间通过透明光学粘合剂固化粘接，所述若干个叠加的光学成像单元之间通过所述透明光学粘合剂固化粘接。
[0006]进一步地，所述若干个带有反射层的透光条之间通过透明光学粘合剂固化粘接。
[0007]进一步地，所述透明光学粘合剂的制备原料，按重量份计，包括以下成分：丙烯酸2
‑
乙基己基酯15份
‑
25份；丙烯酸丁酯5份
‑
8份；甲基丙烯酸甲酯5份
‑
8份；
甲基丙烯酸缩水甘油酯10份
‑
15份；三丙二醇二丙烯酸酯8份
‑
12份；乙酸乙酯30份
‑
45份；链转移剂 十二烷基硫醇
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
2份
‑
4份；4
‑
丙烯酰氧基二苯甲酮
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
3份
‑
5份；ZrO2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
20份
‑
40份；偶氮二异丁腈
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
0.5份
‑
1份。
[0008]进一步地， 所述透明光学粘合剂的制备方法，包括以下步骤：1）将三分之一所述重量份的丙烯酸2
‑
乙基己基酯、三分之一所述重量份的丙烯酸丁酯、三分之一所述重量份的甲基丙烯酸甲酯、三分之一所述重量份的甲基丙烯酸缩水甘油酯、三分之一所述重量份的三丙二醇二丙烯酸酯、所述重量份的乙酸乙酯和三分之一所述重量份的偶氮二异丁腈于80℃
‑
90℃下预热20min
‑
30min后，形成预聚体混合物；2）将所述重量份的ZrO2加入至还未冷却的所述步骤1）得到的预聚体混合物中，以200rpm
‑
300rpm转速搅拌15min
‑
20min；3）将剩余三分之二所述重量份的丙烯酸2
‑
乙基己基酯、剩余三分之二所述重量份的丙烯酸丁酯、剩余三分之二所述重量份的甲基丙烯酸甲酯、剩余三分之二所述重量份的甲基丙烯酸缩水甘油酯、剩余三分之二所述重量份的三丙二醇二丙烯酸酯、剩余三分之二所述重量份的偶氮二异丁腈于80℃
‑
90℃下加热20min
‑
30min后，加热过程中不断搅拌，将得到的混合物与所述步骤2）得到的混合物以及所述重量份的4
‑
丙烯酰氧基二苯甲酮混合，继续于70℃
‑
85℃、转速为150rpm
‑
250rpm转速下加热搅拌45min
‑
60min；4）于5cm2/min
‑
10cm2/min的流量下氮气吹扫环境下，以5℃/min
ꢀ‑
10℃/min的升温速率升温至150℃
‑
180℃后，保温状态下搅拌2h
‑
3h，然后再降温至80℃继续搅拌1h，冷却至室温，得到所述透明光学粘合剂。
[0009]进一步地，所述透光条为玻璃或亚克力薄板。
[0010]进一步地，所述透光条的在垂直纵向上的厚度为0.1
‑
0.3mm。
[0011]进一步地，所述钕铁硼磁性薄层所含有的钕铁硼磁性材料的分子式为NdFeB、Nd
x
Fe
94
‑
x
B6、Nd
1+y
Fe4B4、Nd
z
Fe
77
B
23
‑
z
，其中x=7、8、9或10，0＜y≤2，5≤z≤15。
[0012]进一步地，所述带有反射层的透光条的制备方法，包括以下步骤：M1：将透光条材质的板材作为基底，采用洗涤剂浸泡基底10min
‑
20min，然后超声清洗10min
‑
20min后，采用体积比为4:7的无水乙醇与丙酮的混合溶液中，继续超声清洗15min
‑
30min，然后将基底烘干备用；M2：采用喷雾机将Al粉末喷涂于所述基底上，形成第一金属铝层；当中央磁性层为Fe3O4磁性薄层时，采用单靶磁控溅射设备，设置靶与基底之间距离为80mm
‑
100mm，充入氩气之后，调节单靶的溅射功率为130W
‑
140W进行溅射，溅射结束形成中央磁性层；磁控溅射完中央磁性层后，继续采用喷雾机将Al粉末喷涂于所述中央磁性层上，形成第二金属铝层；当中央磁性层为钕铁硼磁性薄层时，采用三靶共溅射仪，设置靶与基底所在平面的角度为15
°‑
25
°
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.具有磁性反射层成像单元的光学成像元件，所述光学成像元件包括若干个叠加的光学成像单元，所述光学成像单元包括上层透光层叠体（1）和下层透光层叠体（2），所述上层透光层叠体（1）和所述下层透光层叠体（2）具有相同的结构，均为若干个带有反射层（3）的透光条（4）并列组成，其特征在于，所述上层透光层叠体（1）中的第一透光条（41）方向与所述下层透光层叠体（2）中的第二透光条（42）方向呈垂直相交设置；所述反射层（3）为三明治层叠金属磁性薄层，所述三明治层叠金属磁性薄层（3）包括第一金属铝层（31）、中央磁性层（32）和第二金属铝层（33），所述第一金属铝层（31）和第二金属铝层（33）将中央磁性层（32）夹在中间；所述三明治层叠金属磁性薄层是通过磁控溅射方法结合至所述透光条（4）上的；所述中央磁性层（32）为Fe3O4磁性薄层或钕铁硼磁性薄层，所述钕铁硼磁性薄层的厚度为0.05
‑
0.2mm，所述Fe3O4磁性薄层的厚度为0.05
‑
0.2μm。2.根据权利要求1所述的具有磁性反射层成像单元的光学成像元件，其特征在于，所述上层透光层叠体和下层透光层叠体之间通过透明光学粘合剂固化粘接，所述若干个叠加的光学成像单元之间通过所述透明光学粘合剂固化粘接。3.根据权利要求1所述的具有磁性反射层成像单元的光学成像元件，其特征在于，所述若干个带有反射层的透光条之间通过透明光学粘合剂固化粘接。4.根据权利要求2或3所述的具有磁性反射层成像单元的光学成像元件，其特征在于，所述透明光学粘合剂的制备原料，按重量份计，包括以下成分：丙烯酸2
‑
乙基己基酯15份
‑
25份；丙烯酸丁酯5份
‑
8份；甲基丙烯酸甲酯5份
‑
8份；甲基丙烯酸缩水甘油酯10份
‑
15份；三丙二醇二丙烯酸酯8份
‑
12份；乙酸乙酯30份
‑
45份；十二烷基硫醇2份
‑
4份；4
‑
丙烯酰氧基二苯甲酮3份
‑
5份；ZrO220份
‑
40份；偶氮二异丁腈0.5份
‑
1份。5.根据权利要求4所述的具有磁性反射层成像单元的光学成像元件，其特征在于， 所述透明光学粘合剂的制备方法，包括以下步骤：1）将三分之一所述重量份的丙烯酸2
‑
乙基己基酯、三分之一所述重量份的丙烯酸丁酯、三分之一所述重量份的甲基丙烯酸甲酯、三分之一所述重量份的甲基丙烯酸缩水甘油酯、三分之一所述重量份的三丙二醇二丙烯酸酯、所述重量份的乙酸乙酯和三分之一所述重量份的偶氮二异丁腈于80℃
‑
90℃下预热20min
‑
30min后，形成预聚体混合物；2）将所述重量份的ZrO2加入至还未冷却的所述步骤1）得到的预聚体混合物中，以200rpm
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300rpm转速搅拌15min
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20min；3）将剩余三分之二所述重量份的丙烯酸2
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乙基己基酯、剩余三分之二所述重量份的丙烯酸丁酯、剩余三分之二所述重量份的甲基丙烯酸甲酯、剩余三分之二所述重量份的甲基丙烯酸缩水甘油酯、剩余三分之二所述重量份的三丙二醇二丙烯酸酯、剩余三分之二所述重量份的偶氮二异丁腈于80℃
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90℃下加热20min
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30min后，加热过程中不断搅拌，将得到
的混合物与所述步骤2）得到的混合物以及所述重量份的4
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丙烯酰氧基二苯甲酮混合，继续于70℃
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85℃、转速为150rpm
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250rpm转速下加热搅拌45min
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60min；4）于5cm2/min
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10cm2/min的流量...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝雅棋，张兵，
申请(专利权)人：像航如东科技有限公司，
类型：发明
国别省市：