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截止斜率可控的蓝光防护光学薄膜

王雨思 周贤建 李青原 叶钊松 蔡源海 刘近秋 陈楠 卜轶坤

王雨思, 周贤建, 李青原, 叶钊松, 蔡源海, 刘近秋, 陈楠, 卜轶坤. 截止斜率可控的蓝光防护光学薄膜[J]. 中国光学(中英文), 2021, 14(3): 544-551. doi: 10.37188/CO.2020-0212
引用本文: 王雨思, 周贤建, 李青原, 叶钊松, 蔡源海, 刘近秋, 陈楠, 卜轶坤. 截止斜率可控的蓝光防护光学薄膜[J]. 中国光学(中英文), 2021, 14(3): 544-551. doi: 10.37188/CO.2020-0212
WANG Yu-si, ZHOU Xian-jian, LI Qing-yuan, YE Zhao-song, CAI Yuan-hai, LIU Jin-qiu, CHEN Nan, Bu Yi-kun. Blue-blocking optical thin films with controllable cutoff slope[J]. Chinese Optics, 2021, 14(3): 544-551. doi: 10.37188/CO.2020-0212
Citation: WANG Yu-si, ZHOU Xian-jian, LI Qing-yuan, YE Zhao-song, CAI Yuan-hai, LIU Jin-qiu, CHEN Nan, Bu Yi-kun. Blue-blocking optical thin films with controllable cutoff slope[J]. Chinese Optics, 2021, 14(3): 544-551. doi: 10.37188/CO.2020-0212

截止斜率可控的蓝光防护光学薄膜

doi: 10.37188/CO.2020-0212
基金项目: 国家自然科学基金联合基金项目(No. U1505253);厦门市科技计划项目(No. 3502Z20183003)
详细信息
    作者简介:

    王雨思(1995—),女,天津人,硕士研究生,2018年于中国石油大学(华东)获得学士学位,主要从事颜色薄膜、光学薄膜的设计、制备与表征技术,光学薄膜材料物理方面的研究。Email:17854212425@163.com

    周贤建(1969—),男,福建三明人,高级工程师,1991年于厦门大学获得硕士学位,主要从事PC镜片设计、防蓝光防辐射镜片设计、制造及PC护目镜的研究开发。Email:roger@riccino.com.cn

    卜轶坤(1979—),男,河北张家口人,博士,副教授,硕士生导师,2007年于中国科学院长春光学精密机械与物理研究所获得博士学位,主要从事结构色薄膜、光学防护薄膜设计、制备及应用等方面的研究。Email:buyikun0522@xmu.edu.cn

  • 中图分类号: O439

Blue-blocking optical thin films with controllable cutoff slope

Funds: Supported by National Natural Science Foundation of China (No. U1505253); Xiamen Science and Technology Planning Project (No. 3502Z20183003)
More Information
  • 摘要: 为了减少短波蓝光对人眼的伤害,同时确保蓝光对人体节律的有益调节,精确控制400~500 nm的透射斜率在蓝光防护中尤为重要。本文提出非线性玻尔兹曼函数拟合长波通薄膜的方法,分别通过非线性及线性光谱目标值优化得到膜系结构(Z1)和(Z2)。通过对比(Z1)和(Z2)薄膜的光谱和导纳图,分析可知经非线性目标值优化后的薄膜具有可控的斜率和更好的通带光谱性能。采用电子束蒸发离子束辅助沉积方法制备了14层蓝光防护薄膜,其光谱性能满足新国标GB/T38120—2019的技术要求。结果表明,所制备的单面光学多层薄膜在紫外385~415 nm的平均透过率小于3.2%,高能蓝光415~445 nm的平均透过率小于30.88%,有益蓝光445~475 nm的透过率大于81.9%,在剩余可见光波段的透过率大于95.5%。该方法为蓝光防护提供了一个新的解决方案,对于视觉防护、移动终端、眼镜、电脑桌面、移动数字屏幕等有潜在应用价值。

     

  • 图 1  非线性目标值的光学薄膜设计流程图

    Figure 1.  Flowchart of optical thin film design based on a nonlinear target

    图 2  蓝光阻隔参数τs,b与昼夜节律影响参数τc计算结果

    Figure 2.  Calculation results of blue hazard factors τs,b and circadian rhythm factors τc

    图 3  基于非线型((a),(b),(e))及线型((c),(d),(f))目标值设计蓝光防护薄膜的仿真透过率和导纳轨迹曲线

    Figure 3.  Theoretical design of transmittance curve of blue light protective film based on nonlinear ((a), (b), (e)) and linear ((c), (d), (f)) targets

    图 4  蓝光防护薄膜的400~800 nm透射曲线

    Figure 4.  Transmission of the blue light protective thin film at 400~800 nm

    表  1  GB/T38120—2019蓝光防护膜的光透射比要求

    Table  1.   Light transmittance requirement of blue-blocking protective thin films according to GB/T38120—2019

    光谱范围λ/nm光透射比要求
    385≤λ<415<75%
    315≤λ<445≤80%
    445≤λ<475>80%
    475≤λ<505>80%
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    表  2  玻尔兹曼目标值参数取值

    Table  2.   Values of Boltzmann target parameter

    拟合函数 Boltzmann
    $y = {a_2} + \dfrac{ { {a_1} - {a_2} } }{ {1 + {e^{({{x} } - { {{x} }_0})/{{{\rm{d}}x} } } } } }$
    参数A1B1C1D1A2B2C2D2
    A100000000
    A2100100100100100100100100
    X0460440420400460440420400
    dx1010101030303030
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    表  3  TiO2和SiO2单层膜的光学常数

    Table  3.   Optical constants of the TiO2 and SiO2 thin films

    光学常数
    波长(nm)TiO2SiO2
    nknk
    4002.60.00011.480
    4502.5101.470
    5002.4401.470
    5502.3901.4670
    6002.3701.460
    6502.3401.460
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  • [1] 杨超普, 方文卿, 王昭, 等. 不同显示器的蓝光危害及节律效应比较[J]. 激光与光电子学进展,2017,54(12):121701.

    YANG CH P, FANG W Q, WANG ZH, et al. Comparison on blue light hazard and circadian effect of different displays[J]. Laser &Optoelectronics Progress, 2017, 54(12): 121701. (in Chinese)
    [2] 王晓瑜, 陈东川, 朱书贤, 等. 防蓝光显示技术进展[J]. 液晶与显示,2020,35(1):1-11. doi: 10.3788/YJYXS20203501.0001

    WANG X Y, CHEN D CH, ZHU SH X, et al. Progress of anti-blue light hazard in display technology[J]. Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays, 2020, 35(1): 1-11. (in Chinese) doi: 10.3788/YJYXS20203501.0001
    [3] 姜玉刚, 刘华松, 王利栓, 等. 卫星激光防护薄膜窗口的设计与制备技术研究[J]. 中国光学,2019,12(4):804-809. doi: 10.3788/co.20191204.0804

    JIANG Y G, LIU H S, WANG L SH, et al. Design and preparation technology of laser protective film window of satellite[J]. Chinese Optics, 2019, 12(4): 804-809. (in Chinese) doi: 10.3788/co.20191204.0804
    [4] 张忠义, 徐日宏, 张振华, 等. 防蓝光纳米薄膜的磁控溅射制备技术及性能研究[J]. 真空,2017,54(5):35-38.

    ZHANG ZH Y, XU R H, ZHANG ZH H, et al. Study on preparation technology and properties of anti blue-light nano films by magnetron sputtering[J]. Vacuum, 2017, 54(5): 35-38. (in Chinese)
    [5] 李候俊, 徐均琪, 王建, 等. 近红外激光薄膜滤光片的研制[J]. 光子学报,2019,48(9):0931001. doi: 10.3788/gzxb20194809.0931001

    LI H J, XU J Q, WANG J, et al. Fabrication of near-infrared laser film filter[J]. Acta Photonica Sinica, 2019, 48(9): 0931001. (in Chinese) doi: 10.3788/gzxb20194809.0931001
    [6] 宫大为, 付秀华, 耿似玉, 等. 红外双波段激光滤光膜的研制[J]. 中国光学,2011,4(3):293-298. doi: 10.3969/j.issn.2095-1531.2011.03.012

    GONG D W, FU X H, GENG S Y, et al. Design and manufacture of infrared double waveband laser filter films[J]. Chinese Optics, 2011, 4(3): 293-298. (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.2095-1531.2011.03.012
    [7] 刘冬梅, 黄宏, 付秀华, 等. 深紫外全介质反射式滤光膜的研究[J]. 光子学报,2018,47(10):1031002. doi: 10.3788/gzxb20184710.1031002

    LIU D M, HUANG H, FU X H, et al. Research of deep ultraviolet dielectric reflective filter film[J]. Acta Photonica Sinica, 2018, 47(10): 1031002. (in Chinese) doi: 10.3788/gzxb20184710.1031002
    [8] 唐晋发, 顾培夫, 刘旭, 等. 现代光学薄膜技术[M]. 杭州: 浙江大学出版社, 2006.

    TANG J F, GU P F, LIU X, et al.. Modern Optical Thin Film Technology[M]. Hangzhou: Zhejiang University Press, 2006. (in Chinese)
    [9] 李资政, 杨海贵, 王笑夷, 等. 基于聚类全局优化算法的薄膜设计优化技术的研究[J]. 光学学报,2015,35(9):0931001. doi: 10.3788/AOS201535.0931001

    LI Z ZH, YANG H G, WANG X Y, et al. Investigations of thin film design and optimization based on clustering and global optimization algorithm[J]. Acta Optica Sinica, 2015, 35(9): 0931001. (in Chinese) doi: 10.3788/AOS201535.0931001
    [10] 顾培夫, 陈海星, 艾曼灵, 等. TiO2膜消光系数的确定及制备参量的影响[J]. 光学学报,2005,25(7):1005-1008. doi: 10.3321/j.issn:0253-2239.2005.07.028

    GU P F, CHEN H X, AI M L, et al. Determination of the extinction coefficient of TiO2 and effect of preparation parameters[J]. Acta Optica Sinica, 2005, 25(7): 1005-1008. (in Chinese) doi: 10.3321/j.issn:0253-2239.2005.07.028
    [11] 袁文佳, 沈伟东, 郑晓雯, 等. 离子束溅射制备Nb2O5、Ta2O5和SiO2薄膜的光学、力学特性和微结构[J]. 光学学报,2017,37(12):1231001.

    YUAN W J, SHEN W D, ZHENG X W, et al. Optical and mechanical properties and microstructures of Nb2O5, Ta2O5 and SiO2 thin films prepared by ion beam sputtering[J]. Acta Optica Sinica, 2017, 37(12): 1231001. (in Chinese)
    [12] FANG M, HU D F, SHAO J D. Evolution of stress in evaporated silicon dioxide thin films[J]. Chinese Optics Letters, 2010, 8(1): 119-122. doi: 10.3788/COL20100801.0119
    [13] 冯毓材, 冯隽, 刘强. 辅助镀膜用K系列强流宽束考夫曼离子源[J]. 激光与红外,2006,36(12):1168-1170. doi: 10.3969/j.issn.1001-5078.2006.12.026

    FENG Y C, FENG J, LIU Q. K series broad beam ion sources for the optical thin film assisted deposition[J]. Laser &Infrared, 2006, 36(12): 1168-1170. (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1001-5078.2006.12.026
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-12-03
  • 修回日期:  2021-01-07
  • 网络出版日期:  2021-03-27
  • 刊出日期:  2021-05-14

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