一种全反射型微棱镜及其制备方法与流程

本发明属于光学器件，尤其涉及一种全反射型微棱镜及其制备方法。

背景技术：

1、棱镜是一类非常重要的光学元件，其主要作用包括分光、使光发生色散和改变光的传播路径。随着光电子设备的小型化和集成化，棱镜的尺寸也做得越来越小，有的甚至小到了微米级别。尺寸在微米至数毫米级别的棱镜简称为微棱镜。全反射型微棱镜是一种非常重要的微棱镜，在手机潜望式摄像头、内窥镜、光通信收发模块等方面都有广泛的应用。

2、全反射型微棱镜主要是由透明棱镜和镀在其表面的金属反射膜构成。透明棱镜的主要材料为无机玻璃或透明的高分子材料，金属反射膜材质主要包括银和铝。传统的全反射型微棱镜制造方法为：首先通过切割、打磨、抛光以及注塑等工艺制备微棱镜主体，然后通过电镀、热蒸镀、化学镀等方法在微棱镜主体的反光面表面进行金属镀膜。传统的全反射型微棱镜由于金属反射膜镀在棱镜主体的表面，容易产生金属膜的氧化、脱落导致的反光性能下降等问题。此外，这种制造方法所涉及的切割-打磨-抛光工艺生产效率低，并且难以实现小尺寸(一般低于500μm)微棱镜的制备，严重限制了微棱镜的应用范围。

3、现有技术中，商用的全反射型微棱镜金属反射膜镀在玻璃微棱镜主体的表面，容易发生氧化、刮擦脱落等问题而影响其实际使用的效果，且其制备工艺复杂，包括切割、打磨、抛光、镀膜、倒角等多道工序，因此生产效率较低。

4、因此，如何提供一种金属反射膜不易被氧化、脱落，且制备方法简单的全反射型微棱镜是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提出了一种全反射型光学微棱镜及其制备方法。

2、为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

3、一种全反射型光学微棱镜，包括：玻璃棱镜和金属反射膜；

4、所述金属反射膜镶嵌于所述玻璃棱镜中。

5、优选的，所述玻璃棱镜为直角三角形或截角直角三角形的棱柱体，且所述金属反射膜平行于直角三角形或截角直角三角形的斜边。

6、优选的，所述直角三角形或截角直角三角形截面的边长典型值为30μm-5mm，所述棱柱体的高典型值为50μm-100mm。

7、优选的，所述玻璃棱镜主体的材料为无机玻璃。

8、优选的，所述无机玻璃包括硅酸盐玻璃、锗酸盐玻璃、碲酸盐玻璃、铋酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、氟化物玻璃、铅玻璃或硫系玻璃中的一种。

9、优选的，所述金属反射膜的厚度典型值为1μm-100μm；

10、优选的，所述金属反射膜的材质包括铝、锌、银或镓基合金中的一种。

11、有益效果：本发明提供的一种新型的全反射型微棱镜能够解决传统技术存在的金属反射膜易氧化、脱落和难以批量制备小尺寸微棱镜等问题，并且大幅度提高微棱镜的生产效率。本发明提供的全反射型微棱镜不同于传统的产品，其金属反射膜镶嵌在玻璃棱镜主体内部，可以很好地避免氧化、脱落等问题。

12、一种全反射型光学微棱镜的制备方法，包括以下步骤：

13、将玻璃加工至截面为直角三角形或截角直角三角形的棱柱体后，沿棱柱体切割平行于三角形斜边的通孔，再经热拉丝制为带有狭缝状通孔的玻璃丝，最后向所述狭缝状通孔中填充金属熔体，金属熔体冷却后得到金属反射膜，并对包含金属反射膜的玻璃细棒截断，即得所述全反射型光学微棱镜。

14、优选的，所述热拉丝后，将玻璃丝经切割截断成典型长度50-1000mm的玻璃细棒，优选为典型长度50-500mm；

15、优选的，所述金属熔体冷却后，再将包含金属反射膜的玻璃细棒截断成典型长度为50μm-100mm。

16、其中，所述切割包括但不限于激光切割、线切割、内圆切割中的一种，能够达到切割效果即可。

17、优选的，所述通孔的表面抛光至镜面效果。

18、有益效果：传统的经过切割、打磨、抛光、镀膜等工序实现的全反射型微棱镜制造工艺可实现制备的微棱镜最小尺寸在0.5mm量级，可达到的尺寸精度在0.05mm量级，难以应用于尺寸小于0.5mm的超小微棱镜的精密制造。本发明公开的全反射型微棱镜制备方法在热拉丝过程中精确保持玻璃预制棒的截面形状。因此只需控制截面尺寸在数十毫米量级的玻璃预制棒的形状即可实现对微棱镜形状的精确控制。并且通过调整热拉丝过程预制棒的下放速度和玻璃丝的牵引速度即可将微棱镜的尺寸精度控制在0.01mm量级，并且能轻易实现尺寸在30μm-5mm范围的微棱镜高效制备。

19、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

20、本发明提供的全反射型玻璃微棱镜的金属反射膜镶嵌在玻璃微棱镜主体的内部，可有效避免氧化、刮擦脱落等问题，因此长期使用的稳定性更好。并且，本发明通过将表面光滑的玻璃预制棒连续拉制成截面形状和尺寸与目标微棱镜截面形状和尺寸一致的玻璃丝，可避免多面切割和抛光流程，并用于生产超小尺寸的微棱镜以扩大微棱镜的应用领域(例如内窥镜、手机潜望式相机镜头、光收发器等)，极大的提升了生产效率。

技术特征：

1.一种全反射型光学微棱镜，其特征在于，包括：玻璃棱镜和金属反射膜；

2.根据权利要求1所述的一种全反射型光学微棱镜，其特征在于，所述玻璃棱镜为直角三角形或截角直角三角形的棱柱体，且所述金属反射膜平行于直角三角形或截角直角三角形的斜边。

3.根据权利要求1所述的一种全反射型光学微棱镜，其特征在于，所述直角三角形或截角直角三角形截面的边长典型值为30μm-5mm，所述棱柱体的高典型值为50μm-100mm。

4.根据权利要求1所述的一种全反射型光学微棱镜，其特征在于，所述玻璃棱镜主体的材料为无机玻璃。

5.根据权利要求4所述的一种全反射型光学微棱镜，其特征在于，所述无机玻璃包括硅酸盐玻璃、锗酸盐玻璃、碲酸盐玻璃、铋酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、氟化物玻璃、铅玻璃或硫系玻璃中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种全反射型光学微棱镜，其特征在于，所述金属反射膜的厚度典型值为1μm-100μm。

7.根据权利要求6所述的一种全反射型光学微棱镜，其特征在于，所述金属反射膜的材质包括铝、锌、银或镓基合金中的一种。

8.如权利要求1-7任一项所述的一种全反射型光学微棱镜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种全反射型光学微棱镜的制备方法，其特征在于，所述通孔的表面抛光至镜面效果。

技术总结本发明公开了一种全反射型光学微棱镜及其制备方法，属于光学器件技术领域，包括：玻璃棱镜和金属反射膜；所述金属反射膜镶嵌于所述玻璃棱镜中。其制备方法包括以下步骤：将玻璃加工至截面为直角三角形或截角直角三角形的棱柱体后，沿棱柱体切割平行于三角形斜边的通孔，再经热拉丝制为带有狭缝状通孔的玻璃丝，最后向所述狭缝状通孔中填充金属熔体，金属熔体冷却后得到金属反射膜，并对包含金属反射膜的玻璃细棒截断，即得所述全反射型光学微棱镜。本发明能够避免金属反射膜氧化、脱落等问题，同时可避免多面切割和抛光流程，并用于生产超小尺寸的微棱镜以扩大微棱镜的应用领域，可极大提升生产效率。技术研发人员：马志军,刘小峰,张料林受保护的技术使用者：杭州启联光纤科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5