[发明专利]一种全角度偏振无关的微结构光学漫反射涂层

说明书

本发明公开了一种全角度偏振无关的微结构光学漫反射涂层，将10wt%的羟丙基纤维素加入到二甘醇中并于105℃油浴中搅拌5h得到糊状物，将制得的糊状物加入到二氧化钛纳米球中并搅拌混合2h得到均匀的浆状物，将浆状物均匀地涂布在氟掺杂氧化锡玻璃基板上，在空气中干燥后以5℃/min的升温速率升温至450℃保温30min，最终制得多分散介孔球形态结构的二氧化钛单层膜，该多分散介孔球形态结构的二氧化钛单层膜对于不同角度、不同偏振态的入射光的漫反射效率均较高且处于同一水平。本发明可以有效解决漫反射器件在全角度的、宽带的及高反射率的漫反射提升上的问题。

技术领域

本发明属于光学器件、系统的全角度及宽带的漫反射效应增强设计技术领域，具体涉及一种全角度偏振无关的微结构光学漫反射涂层。

背景技术

科技的发展对漫反射器件提出了一些新的、更高的要求。现代光学系统需要更加便携、更加小巧且利用效率更高的光学器件，可以通过对器件材料和结构对应的做出选择和设计来实现其所能达到预期的目标和效果。

薄膜光学主要研究微米、亚微米级尺寸光学薄膜器件的设计、制作以及应用薄膜微光学器件以实现光波的传输、变换和接收的理论和技术的学科。薄膜微光学是一个前沿知识密集、技术先进的新的光学学科分支,被誉为光学新技术，代表着光学领域的科学前沿。近年来，随着人们对光学器件研究的深入，薄膜微光学无论是设计理论还是加工技术都完全不同于传统的宏观光学,它与光学、微加工、材料科学等学科相互渗透,相互交叉,使其在很多学科领域都有了广泛的应用。薄膜微光学元件具有体积小、质量轻、设计灵活、易于大批量复制等优点,因而广泛用作微光学体系中的微型元件。在光照明系统、光纤通信、信息处理、航天航空、生物医学等众多领域,薄膜微光学元件都显示优越的应用价值和广阔的应用前景。

传统上，经常用于薄膜漫反射器件的材料主要是金属和介质。尽管由金属制成的漫反射装置可以实现全角度反射，但由于较大的吸收和色散，其不能获得较高的反射率。相反，由介质制成的漫反射装置可以提供高漫反射率，但是由于有限的反射带宽和对光入射角的敏感性，难以实现全角反射。 因此，如何提高光学系统或光学器件全角度的漫散射效率这一话题已引起众多学者的关注。

二氧化钛是一种重要的多功能半导体材料，具有无毒、催化活性强、化学稳定性好和成本低等优点，近几十年来倍受关注。然而，由于其3.2eV的宽带隙，具有常规结构的二氧化钛薄膜漫反射装置对可见光波段的利用率较低。因此，如何提高二氧化钛薄膜的漫反射效率，对二氧化钛作为漫反射器件的广泛应用是非常重要的。科学家研究和设计了各种形态结构的二氧化钛薄膜来解决这一问题。在这些结构中，由于二氧化钛空心球具有较高的表面积和较高的采光效率吸引了许多研究人员的兴趣。在二氧化钛空心球的结构中，光的多次衍射和反射也会增强薄膜器件的漫反射效率。近年来，有许多物理方法和化学方法被用于制备二氧化钛空心球，然而所有的这些方法在控制空心球的生长和尺寸的问题上都具有相当大的难度。通常要找到完美的工艺条件来合成一个与设计相匹配的空心球结构并不容易。随之，具有与空心球相似结构和特性的多分散介孔球形态结构的二氧化钛薄膜进入了研究者的视线。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种全角度偏振无关的微结构光学漫反射涂层，全角度漫反射器件由二氧化钛纳米球薄膜制得，有效解决了漫反射器件对光的全角度反射问题，在对光源的开发和提高对光的利用效率上具有重大的实际意义。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种全角度偏振无关的微结构光学漫反射涂层，其特征在于：将10wt%的羟丙基纤维素加入到二甘醇中并于105℃油浴中搅拌5h得到糊状物，将制得的糊状物加入到二氧化钛纳米球中并搅拌混合2h得到均匀的浆状物，将浆状物均匀地涂布在氟掺杂氧化锡玻璃基板上，在空气中干燥后以5℃/min的升温速率升温至450℃保温30min，最终制得多分散介孔球形态结构的二氧化钛单层膜，该多分散介孔球形态结构的二氧化钛单层膜对于不同角度、不同偏振态的入射光的漫反射效率均较高且处于同一水平。