CN119200055A - 光学元件及其制造方法、光学装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供给了一种光学元件及其制造方法、光学装置及其制造方法。该光学元件包括基板、第一增透膜层、功能膜层和第二增透膜层。第一增透膜层位于基板的一侧。功能膜层位于第一增透膜层背离基板的一侧，用于产生热量。第二增透膜层位于功能膜层背离第一增透膜层的一侧。第一增透膜层和第二增透膜层均包括具有不同折射率的多层膜层，光学元件对光线的透过率大于或等于预设值。

Description

光学元件及其制造方法、光学装置及其制造方法

技术领域

本公开涉及光学元件领域，更具体地，涉及光学元件、光学装置、制造光学元件的方法以及制造光学装置的方法。

背景技术

随着智能驾驶领域的快速发展，激光雷达、抬头显示（HUD）等技术在汽车上的应用越来越广泛。通常情况下，需要使用透光元件如光学视窗来阻隔激光雷达和HUD等装置与外界环境的直接接触，以避免激光雷达和HUD等装置受到外界环境的污染，进而影响正常工作。然而，当光学视窗的内、外部温差较大且湿度较高时，视窗的内外面会产生雾气或冰霜。雾气或冰霜附着在视窗面会造成光线的折射和反射，进而容易影响如激光雷达通过视窗进行的光信号的传输。

目前，为了去除视窗表面的雾气或冰霜，多采用在视窗表面贴附一层透明导电膜并对该透明导电膜通电以将电能转化为热能，加热该视窗表面，实现除雾除冰的效果。但是，激光雷达和HUD等装置对外界可见光和/或近红外光的透过率和反射率要求较高如需要具备高透过率和低反射率，因此对贴附于视窗表面上的透明导电膜的结构和/或加工工艺等的要求较高。

然而，目前市场上大部分透明导电膜无法同时具备高导电性能和低反射率（反射率可指大角度如50°光线入射的反射率）。例如，常见的透明导电膜在200nm~2000nm±100nm波段范围内的光线入射时，其对光线的反射率在3%左右。

发明内容

本公开一方面提供了一种光学元件。该光学元件包括基板、第一增透膜层、功能膜层和第二增透膜层。第一增透膜层位于基板的一侧。功能膜层位于第一增透膜层背离基板的一侧，用于产生热量。第二增透膜层位于功能膜层背离第一增透膜层的一侧。第一增透膜层和第二增透膜层均包括具有不同折射率的多层膜层，以使光学元件对光线的透过率大于或等于预设值。

在一个实施方式中，预设值大于或等于92%。光学元件对光线的反射率小于或等于1%。

在一个实施方式中，第一增透膜层的厚度在50 nm~2000 nm范围内。第一增透膜层包括交替堆叠的第一膜层和第二膜层。第一增透膜层靠近基板的一侧为第一膜层。第一增透膜层远离基板的一侧为第一膜层或第二膜层。第一膜层的折射率在1.3~1.7范围内。第二膜层的折射率在1.8~4.0范围内。

在一个实施方式中，第一膜层包括氧化硅、氧化铝和氟化镁中的一种或多种。第二膜层包括钛、钽、铌、锆、铪、硅的氧化物、氮化物或氢化物中的一种或多种。第一膜层和第二膜层的数量均在1~7范围内。

在一个实施方式中，第二增透膜层的厚度在30 nm~400 nm范围内。第二增透膜层包括交替堆叠的第三膜层和第四膜层。第二增透膜层靠近功能膜层的一侧为第三膜层。第二增透膜层远离功能膜层的一侧为第三膜层或第四膜层。第三膜层的折射率在1.3~1.7范围内，第四膜层的折射率在1.8~4.0范围内。

在一个实施方式中，第三膜层包括氧化硅、氧化铝和氟化镁中的一种或多种。第四膜层包括钛、钽、铌、锆、铪、硅的氧化物、氮化物或氢化物中的一种或多种。第三膜层和第四膜层的数量均在1~7范围内。

在一个实施方式中，功能膜层的厚度在20 nm~600 nm范围内。功能膜层的方阻在2Ω/sq~200Ω/sq范围内。功能膜层对光线的折射率在2.0~2.3范围内。

在一个实施方式中，功能膜层包括金属材料、半导体材料和合金材料中的一种或多种。金属材料包括金、银、铜和铝中的一种或多种。半导体材料包括氧化铟锡和铝锌氧化物中的一种或多种。

在一个实施方式中，功能膜层包括氧元素，其中氧元素在功能膜层包含的全部元素中的占比在40%~75%范围内。

在一个实施方式中，功能膜层对光线的吸收率小于或等于2.5%。

在一个实施方式中，采用蒸发镀膜工艺、溅射镀膜工艺或气相沉积镀膜工艺形成第一增透膜层、功能膜层和第二增透膜层中的至少之一。

在一个实施方式中，光学元件还包括位于基板和第一增透膜层之间的结合层。结合层的厚度在5 nm~100 nm范围内。结合层包括半导体材料，其中半导体材料包括钛、钽、铌、锆、铪、硅及其氧化物中的一种或多种。

在一个实施方式中，光学元件还包括位于基板背离第一增透膜层的一侧的保护层，其中保护层包括防水膜层和硬质膜层中的至少之一。

在一个实施方式中，光学元件还包括第三增透膜层。第三增透膜层位于基板与保护层之间。第三增透膜层的厚度在100 nm~500 nm范围内。第三增透膜层包括交替堆叠的第五膜层和第六膜层。第五膜层和第六膜层的数量均在1~7范围内。第五膜层的折射率在1.3~1.7范围内。第六膜层的折射率在1.8~4.0范围内。第五膜层包括氧化硅、氧化铝和氟化镁中的一种或多种。第六膜层包括钛、钽、铌、锆、铪、硅的氧化物、氮化物或氢化物中的一种或多种。

在一个实施方式中，保护层的厚度在5 nm~50 nm范围内。保护层包括含氟有机物。

在一个实施方式中，第一增透膜层、功能膜层和第二增透膜层的等效光程为1/4λ的奇数倍，其中λ为光线的波长。1/4λ的奇数倍=n1×d1+n2×d2+n3×d3，其中，n1为第一增透膜层的折射率，d1为第一增透膜层的厚度，n2为第二增透膜层的折射率，d2为第二增透膜层的厚度，n3为功能膜层的折射率，d3为功能膜层的厚度。

在一个实施方式中，基板包括玻璃材料、塑料材料和陶瓷材料中的一种或多种。

在一个实施方式中，功能膜层对光线的吸收率A与氧元素的占比Q满足：10≤Q/A≤28。

本公开另一方面提供了一种光学装置。该光学装置包括光源和上文描述的光学元件。光源发射的光线射入光学元件的第二增透膜层。

本公开另一方面提供了一种光学元件的制造方法。该方法包括：在基板的一侧设置第一增透膜层；在第一增透膜层背离基板的一侧设置功能膜层，功能膜层用于产生热量；以及在功能膜层背离第一增透膜层的一侧设置第二增透膜层。第一增透膜层和第二增透膜层均包括具有不同折射率的多层膜层，以使光学元件对光线的透过率大于或等于预设值。

在一个实施方式中，采用蒸发镀膜工艺、溅射镀膜工艺或气相沉积镀膜工艺形成第一增透膜层、功能膜层和第二增透膜层中的至少之一。

在一个实施方式中，功能膜层包括金、银、铜、铝、氧化铟锡、铝锌氧化物中的一种或多种。在第一增透膜层背离基板的一侧设置功能膜层，包括：设置镀膜腔体内的温度T在50℃~250℃范围内、真空度P在0.0001 Pa~0.1 Pa范围内以及充氧量F在1 sccm~500 sccm范围内，以使功能膜层中的氧元素在功能膜层的全部元素中的占比在40%~75%范围内。

在一个实施方式中，镀膜腔体内的温度T、真空度P和充氧量F满足：0.1≤-log(P)×T/F≤750。

在一个实施方式中，镀膜腔体内的氧气分压X、真空度P和充氧量F满足：X=kF/P，其中k在0.005~0.02范围内。

在一个实施方式中，功能膜层的方阻R、镀膜腔体内的氧气分压X和镀膜腔体内的温度T满足：R=-0.0005X³+0.15084X²-11.405X+275.61+0.031T。

在一个实施方式中，在基板的一侧设置第一增透膜层包括：在基板的一侧交替堆叠第一膜层和第二膜层形成第一增透膜层。第一增透膜层的厚度在50 nm~2000 nm范围内；第一膜层和第二膜层的数量均在1~7范围内；第一膜层包括氧化硅、氧化铝和氟化镁中的一种或多种，第一膜层的折射率在1.3~1.7范围内；以及第二膜层包括钛、钽、铌、锆、铪、硅的氧化物、氮化物或氢化物中的一种或多种，第二膜层的折射率在1.8~4.0范围内。

在一个实施方式中，在功能膜层背离第一增透膜层的一侧设置第二增透膜层包括：在功能膜层背离第一增透膜层的一侧交替堆叠第三膜层和第四膜层形成第二增透膜层。第二增透膜层的厚度在30 nm~400 nm范围内；第三膜层和第四膜层的数量均在1~7范围内；第三膜层包括氧化硅、氧化铝和氟化镁中的一种或多种，第三膜层的折射率在1.3~1.7范围内；以及第四膜层包括钛、钽、铌、锆、铪、硅的氧化物、氮化物或氢化物中的一种或多种，第四膜层的折射率在1.8~4.0范围内。

在一个实施方式中，上述方法还包括：在基板的一侧设置结合层，其中结合层包括半导体材料。在基板的一侧设置第一增透膜层包括：在结合层的一侧设置第一增透膜层。

在一个实施方式中，上述方法还包括：在基板背离第一增透膜层的一侧设置保护层，其中保护层包括防水膜层和硬质膜层中的至少之一。

在一个实施方式中，上述方法还包括：在基板背离第一增透膜层的一侧设置第三增透膜层；在基板背离第一增透膜层的一侧设置保护层，包括：在第三增透膜层背离基板的一侧设置保护层。

在一个实施方式中，在基板背离第一增透膜层的一侧设置第三增透膜层包括：在基板背离第一增透膜层的一侧交替堆叠第五膜层和第六膜层形成第三增透膜层。第五膜层和第六膜层的数量均在1~7范围内；第五膜层的折射率在1.3~1.7范围内，第六膜层的折射率在1.8~4.0范围内；以及第五膜层包括氧化硅、氧化铝和氟化镁中的一种或多种，第六膜层包括钛、钽、铌、锆、铪、硅的氧化物、氮化物或氢化物中的一种或多种。

本公开另一方面提供了一种光学装置的制造方法。该方法包括：设置光源；以及根据上文描述的方法在光源的一侧设置光学元件。光源发射的光线射入至光学元件的第二增透膜层。

附图说明

结合附图，通过以下非限制性实施方式的详细描述，本公开的其它特征、目的和优点将变得更加明显。在附图中：

图1是根据本公开的一示例性实施方式提供的光学元件的结构示意图；

图2是根据本公开的示例性实施方式提供的第一增透膜层的结构示意图；

图3是根据本公开的示例性实施方式提供的第二增透膜层的结构示意图；

图4是根据本公开的另一示例性实施方式提供的光学元件的结构示意图；

图5是根据本公开的另一示例性实施方式提供的光学元件的结构示意图；

图6是根据本公开的另一示例性实施方式提供的光学元件的结构示意图；

图7和图8分别示出了实施例1中的光学元件对光线的反射率和透过率曲线；

图9示出了实施例2中的功能膜层的厚度一定的情况下，功能膜层的方阻与功能膜层中氧元素含量的变化；

图10和图11分别示出了实施例5中的光学元件对不同入射角的光线的反射率曲线；

图12示出了实施例5中的光学元件对光线的透过率曲线；

图13是根据本公开的示例性实施方式的光学元件的制造方法的流程图。

具体实施方式

为了更好地理解本公开，将参考附图对本公开的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本公开的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本公开的范围。

应注意，在本说明书中，第一、第二、第三等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制，尤其不表示任何的先后顺序。因此，在不背离本公开的教导的情况下，本公开中讨论的第一增透膜层也可被称作第二增透膜层，反之亦然。

在附图中，为了便于说明，已稍微调整了部件的厚度、尺寸和形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。如在本文中使用的，用语“大致”、“大约”以及类似的用语用作表近似的用语，而不用作表程度的用语，并且旨在说明将由本领域普通技术人员认识到的、测量值或计算值中的固有偏差。

此外，在本文中，当描述一个部分位于另一部分“上”时，例如“在……上”、“在……之上”和“在……上方”的含义应以最宽泛的方式来解释，使得“在……上”不仅意味着“直接在某物上”，而且还包括其间具有中间特征或层的“在某物上”的含义，并且“在……之上”或“在……上方”并非绝对表示以重力方向为基准位于之上之意，也不仅意味着“在某物之上”或“在某物上方”的含义，而且还可以包括其间没有中间特征或层的“在某物之上”或“在某物上方”的含义(即，直接在某物上)。

还应理解的是，诸如“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”等表述在本说明书中是开放性而非封闭性的表述，其表示存在所陈述的特征、元件和/或部件，但不排除一个或多个其它特征、元件、部件和/或它们的组合的存在。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，其修饰整列特征，而非仅仅修饰列表中的单独元件。此外，当描述本公开的实施方式时，使用“可”表示“本公开的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性地”旨在指代示例或举例说明。

本文参考示例性实施方式的示意图来进行描述。本文公开的示例性实施方式不应被解释为限于示出的具体形状和尺寸，而是包括能够实现相同功能的各种等效结构以及由例如制造时产生的形状和尺寸偏差。附图中所示的位置本质上是示意性的，而非旨在对各部件的位置进行限制。

除非另有限定，否则本文使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本公开所属技术领域的普通技术人员的通常理解相同的含义。诸如常用词典中定义的术语应被解释为具有与其在相关领域的语境下的含义一致的含义，并且将不以理想化或过度形式化意义来解释，除非本文明确地如此定义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。另外，除非明确限定或与上下文相矛盾，否则本公开所记载的方法中包含的具体步骤不必限于所记载的顺序，而可以任意顺序执行或并行地执行。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。

下面将结合附图详细地描述本公开实施方式的光学元件、光学装置、光学元件的制造方法以及光学装置的制造方法。

图1是根据本公开的一示例性实施方式提供的光学元件1000的结构示意图。

光学元件1000可包括基板1100、第一增透膜层1200、功能膜层1300和第二增透膜层1400。第一增透膜层1200可位于基板1100的一侧。功能膜层1300可位于第一增透膜层1200背离基板1100的一侧，用于产生热量。第二增透膜层1400可位于功能膜层1300背离第一增透膜层1200的一侧。换言之，基板1100、第一增透膜层1200、功能膜层1300和第二增透膜层1400可依序设置。示例性地，第一增透膜层1200和第二增透膜层1400均可包括具有不同折射率的多层膜层，以使光学元件1000对光线的透过率可大于或等于预设值。示例性地，预设值可大于或等于92%。换言之，本公开提供的光学元件1000对光线的透过率可大于或等于92%。

本公开提供的光学元件1000可以搭载于如光学镜头、激光雷达或HUD等任何能与外部环境接触的光学器件上。例如，光学元件1000可以是激光雷达的视窗、光学镜头中最外层镜片、光学镜头的最外侧保护元件、HUD投影系统的反射镜或者HUD投影系统的出光侧保护罩等。光学元件1000既可以具有较高的透光率，又可以隔断光学器件与外界环境的直接接触，避免光学器件受到外界环境中的杂质如灰尘的影响。

需要说明的是，上文对光学元件的应用场景的介绍仅为示例，并非具体限定。光学元件可以是任何具有透光作用的元件。在实际工艺中，可根据具体情况合理设置光学元件的应用场景。下文主要以光学元件1000为激光雷达的视窗为例，进行详细描述。

在本公开中，通过设置功能膜层1300，有利于使功能膜层1300发热以去除在基板1100上产生的如雾气或冰霜。此外，通过在功能膜层1300的一侧设置第二增透膜层1400（如可在功能膜层1300和光学器件内部之间设置第二增透膜层1400），可以使光线经由第二增透膜层1400后平缓射入功能膜层1300中，以降低功能膜层1300对光线的折射率，增加功能膜层1300对光线的透过率。通过在基板1100和功能膜层1300之间设置第一增透膜层1200，可以使从功能膜层1300射出的光线经由第一增透膜层1200后平缓射入基板1100中，以降低基板1100对光线的折射率，增加基板1100对光线的透过率。可见，本公开通过在功能膜层1300两侧分别设置第一增透膜层1200和第二增透膜层1400，可以在不影响光学元件1000的导电性能的基础上，实现光线在光学元件1000中的平缓过渡，以提高光学元件1000对光线的透过率，减少光学元件1000对光线的反射率。换言之，本公开提供的光学元件1000可具备高导电性、高透过率（即增透减反）和较好的稳定性等至少之一的有益效果。

示例性地，光线可包括可见光和近红外光中的一种或多种。例如，光线可包括λ±100nm波段范围内的光线，其中λ在400~2000nm范围内。例如，光线可包括880±50nm、905±50nm、940±50nm、1064±50nm、1330±50nm、1550±50nm波段范围内的一种或多种光。由于人眼看不到近红外光，因此采用近红外光可以提高安全性，可以探测到更远距离以及波段稳定。光学元件1000对光线的反射率可小于或等于1%。具体地，当光学器件内部发射的光线依序穿过第二增透膜层1400、功能膜层1300、第一增透膜层1200和基板1100后，光线的反射率可小于或等于1%。例如，当大角度如50°光线入射至光学元件1000后，光学元件1000对光线的反射率可小于或等于1%。

示例性地，基板1100可包括玻璃材料、塑料材料和陶瓷材料中的至少之一。示例性地，基板1100可包括塑料材料，例如，包含但不限于PC、COC等材料，以降低生产成本，提升光学元件的可塑性和可加工性。示例性地，在光线为可见光的实施方式中，基板1100可为塑料基板。例如，基板1100可为塑料黑色不透明基板，以提升光学元件的整体美观性。应理解，基板1100可以是薄板状结构，也可以是弯曲状结构，本公开对此不作具体限定。本公开可基于不同材料的基板合理设置第一增透膜层1200、功能膜层1300和第二增透膜层1400的结构以使光学元件具备高导电性和低反射率等特性。

图2是根据本公开的示例性实施方式提供的第一增透膜层1200的结构示意图。示例性地，第一增透膜层1200可包括交替堆叠的第一膜层1210和第二膜层1220。第一增透膜层1200靠近基板1100的一侧可为第一膜层1210。第一增透膜层1200远离基板1100的一侧可为第一膜层1210或第二膜层1220。应理解，第一膜层1210和第二膜层1220的数量和厚度不限于图2中所示的数量和厚度，在不背离本公开的构思的情况下，本领域技术人员可以根据需要设置任意数量和厚度的第一膜层1210和第二膜层1220。

示例性地，第一膜层1210可以是低折射率膜层，例如第一膜层1210的折射率可在1.3~1.7范围内。例如，当基板1100为玻璃基板或塑料基板时，第一膜层1210的折射率可在1.4~1.8范围内。示例性地，第一膜层1210可包括至少两种材料，如可包括折射率大于基板的折射率的材料、以及折射率小于基板的折射率的材料，以实现增透效果。示例性地，第一膜层1210可包括氧化硅如SiO₂、氧化铝如Al₂O₃和氟化镁如MgF₂中的一种或多种。例如，第一膜层1210可包括但不限于SiO₂、Al₂O₃、MgF₂等及其混合物。例如，第一膜层1210可包括SiO₂。SiO₂的折射率可约为1.45，与空气折射率较为接近，且具有优异的机械性能，可大幅提升第一膜层1210减反效果与产品稳定性。示例性地，第二膜层1220可以是高折射率膜层，例如第二膜层1220的折射率可在1.8~4.0范围内。示例性地，第二膜层1220可包括钛Ti、钽Ta、铌Nb、锆Zr、铪Hf、硅Si的氧化物、氮化物或氢化物中的一种或多种。例如，第二膜层1220可包括但不限于Ti、Ta、Nb、Zr、Hf、Si等的氧化物、氮化物或氢化物中的一种或多种或者其混合材料。例如，第二膜层1220可包括TiO₂。TiO₂内部具有空穴电子，可提升第一膜层1210的结合力与牢固度。本公开通过设置第一增透膜层1200为高低折射率膜层搭配，有利于形成光学干涉效应，实现所需的光学性能（如实现减反需求）。

在本公开一实施方式中，基板1100可包括塑料如树脂材料，第一膜层1210可包括TiO₂。可通过对基板1100预处理（例如等离子气体轰击、硅烷偶联等）提升基板1100与第一膜层1210的牢固度。在本公开另一实施方式中，基板1100可包括玻璃材料，第一膜层1210可包括Nb₂O₅。可通过提升镀膜（如形成第一膜层1210）温度与真空度，来增加基板1100与第一膜层1210的结合力。

示例性地，第一膜层1210和第二膜层1220的数量可均在1~7范围内。例如，可以(L1H1)ⁿ或(L1H1L1)ⁿ堆叠形式形成第一增透膜层1200，其中L1为第一膜层1210，H1为第二膜层1220，n在1~7范围内。示例性地，第一增透膜层1200的厚度可在50 nm~2000 nm范围内。本公开通过设置第一膜层1210和第二膜层1220交替堆叠，有利于实现高低折射率膜层搭配以符合波导函数实现减小反射率效果。此外，通过将第一增透膜层1200的厚度设置在合理范围内，有利于在实现减小反射率功能基础上，使第一增透膜层1200具有合格的膜层信赖性。例如，若第一增透膜层1200的厚度小于50 nm则无法实现膜层折射率匹配，若第一增透膜层1200的厚度大于2000 nm则可能会因第一膜层1210和第二膜层1220的应力累计导致第一增透膜层1200破裂。

在本公开中，第一增透膜层1200可以使光学元件1000具有减反增透的效果。例如，第一增透膜层1200位于基板1100和功能膜层1300之间，可用于调整光线在基板1100中的折射程度，使从功能膜层1300射出的光线平缓过渡至基板1100中。

图3是根据本公开的示例性实施方式提供的第二增透膜层1400的结构示意图。示例性地，第二增透膜层1400可包括交替堆叠的第三膜层1410和第四膜层1420。第二增透膜层1400靠近功能膜层1300的一侧为第三膜层1410。第二增透膜层1400远离功能膜层1300的一侧可为第三膜层1410或第四膜层1420。应理解，第三膜层1410和第四膜层1420的数量和厚度不限于图3中所示的数量和厚度，在不背离本公开的构思的情况下，本领域技术人员可以根据需要设置任意数量和厚度的第三膜层1410和第四膜层1420。

示例性地，第三膜层1410可以是低折射率膜层，例如第三膜层1410的折射率可在1.3~1.7范围内。示例性地，第三膜层1410可包括氧化硅如SiO₂、氧化铝如Al₂O₃和氟化镁如MgF₂中的一种或多种。例如，第三膜层1410可包括但不限于SiO₂、Al₂O₃、MgF₂等及其混合物。例如，第三膜层1410可包括SiO₂。示例性地，第四膜层1420可以是高折射率膜层，例如第四膜层1420的折射率可在1.8~4.0范围内。示例性地，第四膜层1420可包括钛Ti、钽Ta、铌Nb、锆Zr、铪Hf、硅Si的氧化物、氮化物或氢化物中的一种或多种。例如，第四膜层1420可包括但不限于Ti、Ta、Nb、Zr、Hf、Si等的氧化物、氮化物或氢化物中的一种或多种或者其混合材料。例如，第四膜层1420可包括TiO₂。本公开通过设置第二增透膜层1400为高低折射率膜层搭配，有利于形成光学干涉效应，实现所需的光学性能（如实现减反需求）。

示例性地，第三膜层1410和第四膜层1420的数量可均在1~7范围内。例如，可以(L2H2)ⁿ或(L2H2L2)ⁿ堆叠形式形成第二增透膜层1400，其中L2为第三膜层1410，H2为第四膜层1420，n在1~7范围内。示例性地，第二增透膜层1400的厚度可在30 nm~400 nm范围内。本公开通过设置第三膜层1410和第四膜层1420交替堆叠，有利于实现高低折射率膜层搭配以符合波导函数实现减小反射率效果。此外，通过将第二增透膜层1400的厚度设置在合理范围内，有利于在实现减小反射率功能基础上，使第二增透膜层1400具有合格的膜层信赖性。例如，若第二增透膜层1400的厚度小于30 nm则无法实现膜层折射率匹配，若第二增透膜层1400的厚度大于400 nm则可能会因第三膜层1410和第四膜层1420的应力累计导致第二增透膜层1400破裂。

在本公开中，第二增透膜层1400可以使光学元件1000具有减反增透的效果。例如，第二增透膜层1400位于功能膜层1300和光学器件内部之间，可用于调整从光学器件内部射出光线在功能膜层1300中的折射程度，使从光线平缓过渡至功能膜层1300中。

如图1所示，功能膜层1300可位于第一增透膜层1200和第二增透膜层1400之间。第一增透膜层1200和第二增透膜层1400可对功能膜层1300起到物理防护作用，防止功能膜层1300被破坏。此外，功能膜层1300对光线的折射率可相对较大，例如可在2.0~2.3范围内。本公开通过合理设置第一增透膜层1200和第二增透膜层1400的结构，可以合理设置光线的折射率，避免因功能膜层1300对光线的折射率较大导致的增透效果不佳等现象，有利于提高功能膜层1300对光线的透过率，提高增透效果。

示例性地，功能膜层1300的厚度可在20 nm~600 nm范围内，以满足对功能膜层1300光程控制的需要。功能膜层1300可包括金属材料、半导体材料和合金材料中的至少之一。例如，功能膜层1300可包括但不限于金属材料、半导体材料及其混合物和合金。示例性地，功能膜层1300可包括金Au、银Ag、铜Cu、铝Al、氧化铟锡如ITO、铝锌氧化物如AZO中的至少之一。例如，功能膜层1300可包括Au、Ag、Cu、Al、ITO、AZO中的一种或几种的混合物。本公开中的功能膜层1300可具有导电性能，可通过在功能膜层1300两端施加电压，以使功能膜层1300发热实现视窗防冰除雾的效果。

示例性地，功能膜层1300可包括氧元素，其中氧元素在功能膜层1300包含的全部元素中的占比可在40%~75%范围内。换言之，功能膜层1300中氧元素占膜层比例为40%~75%。本公开可通过控制镀膜工艺来调整功能膜层1300中氧元素的占比，进而控制功能膜层1300的电阻。例如，可将功能膜层1300的方阻控制在2Ω/sq~200Ω/sq范围内。

具体地，可通过控制镀膜腔体内的温度T、真空度P以及充氧量F等来控制功能膜层1300的方阻，进而实现加热功能。例如，可设置镀膜腔体内的温度T在50℃~250℃范围内、真空度P在0.0001 Pa~0.1 Pa范围内以及充氧量F在1 sccm~500 sccm范围内，以使功能膜层1300中氧元素的占比在40%~75%范围内。示例性地，功能膜层的方阻R、镀膜腔体内的氧气分压X和镀膜腔体内的温度T可满足：R=-0.0005X³+0.15084X²-11.405X+275.61+0.031T。当镀膜腔体内的温度越高，功能膜层1300与氧气反应越活跃，功能膜层1300的方阻R越大。当镀膜腔体内的真空度P越高，形成的功能膜层1300越致密，间隙越小，功能膜层1300的方阻R越小。当充氧量F越大，功能膜层1300被氧化的越完全，方阻R越大。

示例性地，可设置镀膜腔体内的温度T、真空度P和充氧量F满足：0.1≤-log(P)×T/F≤750。当-log(P)×T/F接近0.1时，功能膜层1300的折射率越接近2.0，功能膜层1300的方阻越接近200。当-log(P)×T/F接近750时，功能膜层1300的折射率越接近2.3，功能膜层1300的方阻越接近200。具体地，镀膜腔体内的温度T越高，功能膜层1300与氧气反应越活跃，功能膜层1300中氧元素的占比Q越高、方阻R越大、折射率n越小。镀膜腔体内的真空度P越高时，形成的功能膜层1300越致密、间隙越小、方阻R越小，折射率n越大。镀膜腔体内的充氧量F越大，功能膜层1300被氧化的越完全、方阻R越大、折射率n越小。

示例性地，镀膜腔体内的氧气分压X、真空度P和充氧量F可满足：X=kF/P，其中k在0.005~0.02范围内。例如，当F为1且P为0.0001时X为50。当F为500且P为0.1时X为100。

示例性地，功能膜层1300的方阻可在2Ω/sq~200Ω/sq范围内，以实现加热功能。功能膜层1300对光线的吸收率可小于或等于2.5%。功能膜层1300的导电性能是可控的。在本公开中，可向镀膜腔体充入氧气如O₂和/或氩气如Ar，O₂和/或Ar等气体在活化作用下可与金属及其不完全氧化物反应，通过O₂分压控制氧化程度，以控制功能膜层1300的导电性能。换言之，可通过控制功能膜层1300中氧元素的含量，来控制功能膜层1300的导电性能。具体地，本公开可通过控制机台工艺、活化功率、以及O₂/Ar比例等的变化，来调整功能膜层1300中氧元素的占比，进而可将功能膜层1300的方阻控制在2Ω/sq~200Ω/sq范围内，实现功能膜层1300对光线的吸收率可小于或等于2.5%。应理解，可通过调整功能膜层1300中氧元素的占比，来调整功能膜层1300的方阻，进而调整功能膜层1300对光线的吸收率。换言之，功能膜层1300对光线的吸收率是可以调整控制的。

示例性地，功能膜层1300的厚度可在20 nm~600 nm范围内。功能膜层1300对光线具有一定的吸收作用，且热膜层1300对光线的吸收量和功能膜层1300的厚度呈正相关，即功能膜层1300的厚度越大，其对光线的吸收量越多。因此，若功能膜层1300的厚度大于600nm，因功能膜层1300对光线的吸收量较多导致光线透过率较低，这是不期望的。此外，根据公式P=U²/R可知，在电压一定的情况下，电阻越小发热效率越大。由于功能膜层1300的方阻与功能膜层1300的厚度呈负相关，即功能膜层1300的厚度越小，功能膜层1300的方阻越大，进而导致功能膜层1300的导电能力越差。因此，若功能膜层1300的厚度小于20 nm，将导致功能膜层1300的导电能力较差。可见，本公开通过将功能膜层1300的厚度控制在20 nm~600nm范围内，有利于实现在功能膜层1300对光线的吸收量符合要求的情况下，获得较好的导电能力。

示例性地，可采用蒸发镀膜（如电子枪蒸发镀膜）工艺、溅射镀膜（如磁控溅射镀膜）工艺或气相沉积（如化学气相沉积和/或物理气相沉积镀膜）工艺形成第一增透膜层1200、功能膜层1300和第二增透膜层1400中的至少之一。例如，可采用溅射镀膜工艺在基板1100的一侧依次形成第一增透膜层1200、功能膜层1300和第二增透膜层1400。目前，市场上多采用贴附工艺形成如功能膜层1300。然而，常规的加热膜贴附方案具有加工难度大、加工过程合格率低、电阻均匀性差、贴敷面型不稳定、长期信赖性风险大等问题。基于此，本公开通过采用溅射镀膜工艺形成如功能膜层1300，有利于降低加工难度，提高如功能膜层1300的均匀性等。

此外，在基板1100包括树脂材料的实施方式中，由于树脂材料的温度耐性低、膨胀系数大等特性，导致需要在低温环境中形成如功能膜层1300。然而，基于导电材料的特性可知，温度越低，功能膜层1300的电阻率越高，进而导致功能膜层1300发热效率越小，导电能力越差。基于此，本公开通过合理设置功能膜层1300的结构，使功能膜层1300的方阻在一定范围内是可以在一定范围内，进而实现功能膜层1300的导电性能使可调可控的。

示例性地，第一增透膜层1200、功能膜层1300和第二增透膜层1400的等效光程可为1/4λ的奇数倍，其中λ为光线的波长。1/4λ的奇数倍=n1×d1+n2×d2+n3×d3，其中，n1为第一增透膜层1200的折射率，d1为第一增透膜层1200的厚度，n2为第二增透膜层1400的折射率，d2为第二增透膜层1400的厚度，n3为功能膜层1300的折射率，d3为功能膜层1300的厚度。本公开通过设置第一增透膜层1200、功能膜层1300和第二增透膜层1400的等效光程满足n1×d1+n2×d2+n3×d3，可以实现第一增透膜层1200、功能膜层1300和第二增透膜层1400对λ±100nm波段内（λ取值400 nm ~2000nm）的光线的反射率小于或等于1%。示例性地，该光线的入射角可在0±50°范围内。

此外，本公开通过对功能膜层1300材料的选择、过程工艺设置等，可实现功能膜层1300的方阻在20Ω/sq~200Ω/sq范围内。通过设置多层膜层如设置第一增透膜层1200、功能膜层1300和第二增透膜层1400，可以大幅提升光学元件的减反性能，尤其是可以降低大角度入射光线的反射率，提升光学元件的成像清晰度。本公开通过将功能膜层1300的方阻控制在20Ω/sq~200Ω/sq范围内，可以实现功能膜层1300的通电加热功能。例如，功能膜层1300可实现在24V电压下升温至100℃加热，起到快速除冰、消散水雾的作用。

示例性地，功能膜层1300对光线的吸收率A与氧元素的占比Q可满足：10≤Q/A≤28。功能膜层1300对光线的吸收率A会随着氧元素的占比Q的增加而减少。例如，当氧元素的占比Q为40%时，功能膜层1300对400 nm ~2000nm波段范围内的光线的吸收率A约为4%。当氧元素的占比Q为70%时，功能膜层1300对400 nm~2000nm波段范围内的光线的吸收率A约为2.5%。

图4是根据本公开的另一示例性实施方式提供的光学元件1000的结构示意图。出于简洁描述的目的，图4示出的实施方式与图1至图3示出的实施方式相同的内容，本公开在此不再赘述。

光学元件1000可包括基板1100、第一增透膜层1200、功能膜层1300、第二增透膜层1400和结合层1500。结合层1500可位于基板1100和第一增透膜层1200之间。例如，结合层1500可与基板1100和第一增透膜层1200接触。

示例性地，基板1100可包括树脂材料。结合层1500可包括半导体材料，其中半导体材料包括钛Ti、钽Ta、铌Nb、锆Zr、铪Hf、硅Si及其氧化物中的至少之一。例如，结合层1500可包括Ti、Ta、Nb、Zr、Hf、Si等及其氧化物中的一种或几种混合材料。

在实际工艺中，树脂材料的基板1100经表面活化处理后，表面化学链断裂，产生自由基。结合层1500可作为间隙半导体材料，受到能量输入后半导体材料可跃迁至激发态，表面游离出活性位点。应理解，半导体材料较低的禁带宽度（如约为3.2eV）有助于活性位点的产生。结合层1500和基板1100通过化学键结合在一起的强度远大于常规镀膜工艺依靠分子间作用吸附的结合力。因此，本公开通过设置结合层1500，有利于提高基板1100和第一增透膜层1200的结合力，提升光学元件整体的牢固度。

示例性地，结合层1500的厚度可在5 nm~100 nm范围内，有利于提高基板1100和第一增透膜层1200的结合力。若结合层1500的厚度过大如大于100 nm，可能会导致第一增透膜层1200和第二增透膜层1400的厚度同步增加。

图5是根据本公开的另一示例性实施方式提供的光学元件1000的结构示意图。出于简洁描述的目的，图5示出的实施方式与图1至图3示出的实施方式相同的内容，本公开在此不再赘述。

光学元件1000可包括基板1100、第一增透膜层1200、功能膜层1300、第二增透膜层1400、第三增透膜层1600和保护层1700。第三增透膜层1600可位于基板1100背离第一增透膜层1200的一侧。保护层1700可位于第三增透膜层1600背离基板1100的一侧。

第一增透膜层1200、功能膜层1300和第二增透膜层1400可位于基板1100的一侧如可位于光学器件的内部，第三增透膜层1600和保护层1700可位于基板1100的另一侧如可位于光学器件的外部。通常情况下，光线经基板1100后直接进入光学器件的外部空气中，可能会导致光线偏折程度较大，进而导致光学元件整体对光线的反射率增大，透过率降低如可降低约3%。基于此，本公开通过设置第三增透膜层1600和保护层1700，有利于减少光学元件整体对光线的反射，增加光学元件整体对光线透射，以优化光学元件的功能。

示例性地，第三增透膜层1600可包括交替堆叠的第五膜层（未示出）和第六膜层（未示出）。应理解，在不背离本公开的构思的情况下，本领域技术人员可以根据需要设置任意数量和厚度的第五膜层和第六膜层。第三增透膜层1600靠近基板1100的一侧为第五膜层。例如，第五膜层可与基板1100接触。

示例性地，第五膜层可以是低折射率膜层，例如第五膜层的折射率可在1.3~1.7范围内。示例性地，第五膜层可包括氧化硅如SiO₂、氧化铝如Al₂O₃和氟化镁如MgF₂中的一种或多种。例如，第五膜层可包括但不限于SiO₂、Al₂O₃、MgF₂等及其混合物。示例性地，第六膜层可以是高折射率膜层，例如第六膜层的折射率可在1.8~4.0范围内。示例性地，第六膜层可包括钛Ti、钽Ta、铌Nb、锆Zr、铪Hf、硅Si的氧化物、氮化物或氢化物中的一种或多种。例如，第六膜层可包括但不限于Ti、Ta、Nb、Zr、Hf、Si等的氧化物、氮化物或氢化物中的一种或多种或者其混合材料。示例性地，第五膜层和第六膜层的数量可均在1~7范围内。例如，可以(L3H3)^ⁿ堆叠形式形成第三增透膜层1600，其中L3为第五膜层，H3为第六膜层，n在1~7范围内。本公开通过设置第三增透膜层1600，有利于形成光学干涉效应，提高光线从基板1100到光学器件的外部空气的透过率，例如透过率可提高约3%。

示例性地，保护层1700可包括防水膜层和/或硬质膜层。防水膜层和/或硬质膜层可降低膜层的表面张力，起到防污、自清洁等的作用。此外，防水膜层和/或硬质膜层还可提升膜层的机械性能，满足光学元件防污、自清洁、机械性能提升等的需求。示例性地，保护层1700可包括含氟有机物。例如，保护层1700可为含氟有机物图层。含氟有机物图涂层可具有表面疏水疏油的效果，进而可实现光学元件的外露面疏水疏油的效果。

图6是根据本公开的另一示例性实施方式提供的光学元件的结构示意图。出于简洁描述的目的，图6示出的实施方式与图1至图5示出的实施方式相同的内容，本公开在此不再赘述。

如图6所示，光学元件可包括第二增透膜层1400、功能膜层1300、第一增透膜层1200、结合层1500、基板1100、第三增透膜层1600和保护层1700。

下面参照附图进一步描述可适用于上述实施方式的光学元件的具体实施例。

实施例1

在该实施例中，可参考图1，光学元件可包括基板1100、第一增透膜层1200、功能膜层1300和第二增透膜层1400。

在该实施例中，第一增透膜层1200的厚度可在50 nm~2000 nm范围内。第二增透膜层1400的厚度可在30 nm~400 nm范围内。下表1至表5示出了五种方案中第一增透膜层1200、功能膜层1300和第二增透膜层1400的厚度。

表1

表2

表3

表4

表5

在该实施例中，第一增透膜层1200可包括交替堆叠的第一膜层1210和第二膜层1220。第一膜层1210和第二膜层1220的数量可均在1~7范围内。第二增透膜层1400可包括交替堆叠的第三膜层1410和第四膜层1420。下表6至表8分别示出了方案1、方案2和方案3中第一膜层1210、第二膜层1220、第三膜层1410和第四膜层1420的材料以及各材料的厚度。

表6

表7

表8

图7和图8分别示出了实施例1中的光学元件对光线的反射率和透过率曲线。如图7所示，光学元件对880±50nm波段范围内的光线的反射率可小于1%。如图8所示，光学元件对850nm~1050nm波段范围内的光线的透过率可大于92%。可见，在该实施例中，通过合理设置第一增透膜层1200和第二增透膜层1400的结构，可以使第一增透膜层1200和第二增透膜层1400形成光学干涉效应，实现所需的光学性能，使光学元件具有增透减反的效果。

实施例2

在该实施例中，可参考图1，光学元件可包括基板1100、第一增透膜层1200、功能膜层1300和第二增透膜层1400。

在该实施例中，功能膜层1300可包括金Au、银Ag、铜Cu、铝Al、氧化铟锡如ITO、铝锌氧化物如AZO中的至少之一。功能膜层1300的厚度可在20 nm~600 nm范围内。表9至表11分别示出了方案6、方案7和方案8中功能膜层1300的材料以及厚度。

表9

表10

表11

如表9至表11所示，相较于方案6，在方案8中可通过控制机台工艺参数来控制不完全功能膜层1300如氧化铟锡（ITO）膜层的氧化程度。例如，在功能膜层1300的制备过程中可将氧气流量由5sccm变化至15sccm，氩气流量由150sccm变化至300sccm。相较于方案7，在方案6中功能膜层1300的材料发生了变化，但是可具有与方案7相同的效果。

在该实施例中，功能膜层1300对光线的吸收率可小于或等于2.5%。图9示出了实施例2中的功能膜层1300的厚度一定的情况下（如厚度为100nm），功能膜层1300的方阻与功能膜层1300中氧元素含量的变化。如图9所示，在功能膜层1300中氧元素的占比在55%~75%范围内时，功能膜层1300的方阻可在60Ω/sq~130Ω/sq范围内。具体地，在镀膜腔体内的氧气充入量由5sccm增加至15sccm后，镀膜腔体内的氧气分压可降低至原先1/3，功能膜层1300中含氧量可由60%降低至58%，功能膜层1300的导电能力稍微下降，方阻升高。例如，功能膜层1300的方阻可由32Ω/sq升高至71Ω/sq。

实施例3

在该实施例中，可参考图4，光学元件可包括基板1100、第一增透膜层1200、功能膜层1300、第二增透膜层1400和结合层1500。

在该实施例中，基板1100可包括树脂材料。结合层1500可包括半导体材料，其中半导体材料包括钛Ti、钽Ta、铌Nb、锆Zr、铪Hf、硅Si及其氧化物中的至少之一。结合层1500的厚度可在5 nm~100 nm范围内。

表12和表13分别示出了方案9和方案10中基板1100的材料、结合层1500的材料以及厚度。表14示出了对比例中基板1100的材料。

表12

表13

表14

如表12至表14所示，表14示出的对比例中的基板1100可包括玻璃材料。表12和表13示出的方案9和方案10中的基板1100可包括树脂材料。在方案9和方案10中可设置结合层1500，以增加基板1100和第一增透膜层1200的结合效果，提高结合力。结合层1500可包括TiO₂或Nb₂O₅，结合层1500的厚度可为500.2 nm。

由于玻璃基底与膜层的结合牢固度强于树脂基底与膜层的结合牢固度，因此，本公开通过在树脂基底和膜层（如第一增透膜层1200）之间增加结合层1500以增加结合力。结合层1500可包括TiO₂、Nb₂O₅等材料的一种或几种。

实施例4

在该实施例中，可参考图6，光学元件可包括第二增透膜层1400、功能膜层1300、第一增透膜层1200、结合层1500、基板1100、第三增透膜层1600和保护层1700。

该实施例可为在实施例3的基础上，进一步设置了第三增透膜层1600和保护层1700。第三增透膜层1600可位于基板1100背离第一增透膜层1200的一侧。保护层1700可位于第三增透膜层1600背离基板1100的一侧。例如，第一增透膜层1200、功能膜层1300和第二增透膜层1400可位于基板1100的一侧如可位于光学器件的内部，第三增透膜层1600和保护层1700可位于基板1100的另一侧如可位于光学器件的外部。在该实施例中光学元件对光线的透过率可达94%。

具体地，光学器件内部的激光器发射的激光可在内测面实现减反射，透过基板1100入射到光学器件的外部空气中时由于折射率差异过大，会造成高的反射，造成能量的浪费。基于此，本实施例通过在光学器件的外部增设第三增透膜层1600，可在器件外表面通过高低折射率膜层搭配形成光学干涉效应，实现双表面的减反效果。

示例性地，保护层1700可包括含氟有机物涂层。含氟有机物图涂层可具有表面疏水疏油的效果，进而可实现光学元件的外露面疏水疏油的效果。

表15示出了该实施例中第二增透膜层1400、功能膜层1300、第一增透膜层1200、结合层1500、基板1100、第三增透膜层1600和保护层1700材料和/或厚度。

表15

实施例5

在该实施例中，可参考图1，光学元件可包括第二增透膜层1400、功能膜层1300、第一增透膜层1200和基板1100。

在该实施例中，基板1100可包括塑料材料如树脂材料。第一增透膜层1200中与基板1100接触的第一膜层1210可包括TiO₂，以提升第一膜层1210与基板1100的牢固性。功能膜层1300位于第二增透膜层1400和第一增透膜层1200之间，可以实现光学元件对大角度（如50°）入射光线的反射率小于或等于1%。第一增透膜层1200可包括(L1H1)ⁿ或(L1H1L1)ⁿ堆叠形式，第二增透膜层1400可包括(L2H2)ⁿ或(L2H2L2)ⁿ堆叠形式，以实现减少反射的效果。

表16示出了该实施例中第二增透膜层1400、功能膜层1300、第一增透膜层1200和基板1100材料、折射率和厚度。

表16

在该实施例中，通过设置第二增透膜层1400、功能膜层1300、第一增透膜层1200和基板1100的材料、折射率和厚度等，可以使第二增透膜层1400、功能膜层1300和第一增透膜层1200的等效光程为n1×d1+n2×d2+n3×d3，以实现光学元件对λ±100nm波段内（λ取值400~2000nm）的光线的反射率小于或等于≤1%，其中光线的入射角可在0±50°范围内。

图10和图11分别示出了实施例5中的光学元件对不同入射角的光线的反射率曲线。图12示出了实施例5中的光学元件对光线的透过率曲线。如图10所示，光学元件对880±50nm波段范围内且入射角为0°的光线的反射率可小于1%。如图11所示，光学元件对880±50nm波段范围内且入射角为50°的光线的反射率可小于1%。如图12所示，光学元件对850nm~1050nm波段范围内的光线的透过率可大于92%。可见，在该实施例中，通过合理设置第二增透膜层1400、功能膜层1300和第一增透膜层1200的结构，可以形成光学干涉效应，满足等效光程需求，实现所需的光学性能，使光学元件具有增透减反的效果。

实施例6

在该实施例中，光学元件可包括第二增透膜层1400、功能膜层1300、第一增透膜层1200、基板1100和保护层1700（如防水膜层）。

在该实施例中，功能膜层1300可包括铜Cu或氧化铟锡如ITO。表17和表18分别示出了方案11和方案12中功能膜层1300的材料以及厚度。

表17

表18

如表17和18表所示，相较于方案11，在方案12中可通过控制机台工艺参数来控制不完全功能膜层1300如氧化铟锡（ITO）膜层的氧化程度。例如，在功能膜层1300的制备过程中可将氧气流量由1sccm变化至500sccm，真空度P由0.001 Pa变化至0.1 Pa，镀膜温度T由40℃改变至150℃，则功能膜层1300的方阻可从21Ω/sq变化至197Ω/sq。相较于方案11，在方案12中功能膜层1300的材料发生了变化，但是可具有与方案11相同的效果。可见，不同金属及其氧化物的混合物均可实现所期望的减反效果。

具体地，可通过控制镀膜腔体内的温度T、真空度P以及充氧量F等来控制功能膜层1300的方阻，进而实现加热功能。例如，可设置镀膜腔体内的温度T在50℃~250℃范围内、真空度P在0.0001 Pa~0.1 Pa范围内以及充氧量F在1 sccm~500 sccm范围内，以使功能膜层1300中氧元素的占比在40%~75%范围内。示例性地，功能膜层的方阻R、镀膜腔体内的氧气分压X和镀膜腔体内的温度T可满足：R=-0.0005X³+0.15084X²-11.405X+275.61+0.031T。镀膜腔体内的温度T、真空度P和充氧量F可满足：0.1≤-log(P)×T/F≤750。当-log(P)×T/F接近0.1时，功能膜层1300的折射率越接近2.0，功能膜层1300的方阻越接近200。当-log(P)×T/F接近750时，功能膜层1300的折射率越接近2.3，功能膜层1300的方阻越接近200。

实施例7

在该实施例中，光学元件可包括第二增透膜层1400、功能膜层1300、第一增透膜层1200、基板1100和保护层1700（如硬质膜层）。

在该实施例中，基板1100可包括陶瓷材料。表19示出了该实施例中第二增透膜层1400、功能膜层1300、第一增透膜层1200、基板1100和保护层1700材料、折射率和厚度。

表19

如表19所示，当基板1100为陶瓷材料时，可设置第一增透膜层1200中与基板1100接触的第一膜层1210包括Ta₂O₅，以提高第一增透膜层与基板1100的结合力。此外，功能膜层1300可包括铝Al及其氧化物，可通过金属或金属氧化物为主体进行镀膜，可实现导电性。通过将功能膜层1300的厚度控制在20nm~600nm范围内，可实现功能膜层1300的光程控制的需要。

本公开另一方面提供了一种光学装置。该光学装置可包括光源和上述光学元件。光源发射的光线可射入到光学元件中的第二增透膜层1400，进而依次穿过功能膜层1300、第一增透膜层1200和基板1100后射出。

示例性地，该光学装置可为光学镜头、激光雷达或HUD等任何能与外部环境接触的光学器件。例如，光学装置可为激光雷达。

图13是根据本公开的示例性实施方式的光学元件的制造方法2000的流程图。

如图13所示，光学元件的制造方法2000可包括：S2100，在基板的一侧设置第一增透膜层；S2200，在第一增透膜层背离基板的一侧设置功能膜层；以及S2300，在功能膜层背离第一增透膜层的一侧设置第二增透膜层。下面将详细描述步骤S2100至S2300。

示例性地，可参考图1，可在基板1100的一侧依序设置第一增透膜层1200、功能膜层1300和第二增透膜层1400。示例性地，第一增透膜层1200和第二增透膜层1400均可包括具有不同折射率的多层膜层，以使光学元件1000对光线的透过率可大于或等于预设值。示例性地，预设值可大于或等于92%。换言之，本公开提供的光学元件1000对光线的透过率可大于或等于92%。

本公开制造形成的光学元件可以搭载于如光学镜头、激光雷达或HUD等任何能与外部环境接触的光学器件上。例如，光学元件可以是激光雷达的视窗、光学镜头中最外层镜片、光学镜头的最外侧保护元件、HUD投影系统的反射镜或者HUD投影系统的出光侧保护罩等。光学元件既可以具有较高的透光率，又可以隔断光学器件与外界环境的直接接触，避免光学器件受到外界环境中的杂质如灰尘的影响。

需要说明的是，上文对光学元件的应用场景的介绍仅为示例，并非具体限定。光学元件可以是任何具有透光作用的元件。在实际工艺中，可根据具体情况合理设置光学元件的应用场景。下文主要以光学元件为激光雷达的视窗为例，进行详细描述。

在本公开中，通过设置功能膜层1300，有利于使功能膜层1300发热以去除在基板1100上产生的如雾气或冰霜。此外，通过在功能膜层1300的一侧设置第二增透膜层1400（如可在功能膜层1300和光学器件内部之间设置第二增透膜层1400），可以使光线经由第二增透膜层1400后平缓射入功能膜层1300中，以降低功能膜层1300对光线的折射率，增加功能膜层1300对光线的透过率。通过在基板1100和功能膜层1300之间设置第一增透膜层1200，可以使从功能膜层1300射出的光线经由第一增透膜层1200后平缓射入基板1100中，以降低基板1100对光线的折射率，增加基板1100对光线的透过率。可见，本公开通过在功能膜层1300两侧分别设置第一增透膜层1200和第二增透膜层1400，可以在不影响光学元件的导电性能的基础上，实现光线在光学元件中的平缓过渡，以提高光学元件对光线的透过率，减少光学元件对光线的反射率。换言之，本公开提供的光学元件可具备高导电性、高透过率（即增透减反）和较好的稳定性等至少之一的有益效果。

示例性地，可采用蒸发镀膜（如电子枪蒸发镀膜）工艺、溅射镀膜（如磁控溅射镀膜）工艺或气相沉积（如化学气相沉积和/或物理气相沉积镀膜）工艺形成第一增透膜层1200、功能膜层1300和第二增透膜层1400中的至少之一。例如，可采用溅射镀膜工艺在基板1100的一侧依次形成第一增透膜层1200、功能膜层1300和第二增透膜层1400。目前，市场上多采用贴附工艺形成如功能膜层1300。然而，常规的加热膜贴附方案具有加工难度大、加工过程合格率低、电阻均匀性差、贴敷面型不稳定、长期信赖性风险大等问题。基于此，本公开通过采用溅射镀膜工艺形成如功能膜层1300，有利于降低加工难度，提高如功能膜层1300的均匀性等。

在本公开一实施方式中，基板1100可包括塑料如树脂材料，第一膜层1210可包括TiO₂。可通过对基板1100预处理（例如等离子气体轰击、硅烷偶联等）提升基板1100与第一膜层1210的牢固度。在本公开另一实施方式中，基板1100可包括玻璃材料，第一膜层1210可包括Nb₂O₅。可通过提升镀膜（如形成第一膜层1210）温度与真空度，来增加基板1100与第一膜层1210的结合力。

此外，在基板1100包括树脂材料的实施方式中，由于树脂材料的温度耐性低、膨胀系数大等特性，导致需要在低温环境中形成如功能膜层1300（包括导电材料）。然而，基于导电材料的特性可知，温度越低，功能膜层1300的电阻率越高，进而导致功能膜层1300发热效率越小，导电能力越差。基于此，本公开通过合理设置功能膜层1300的结构，使功能膜层1300的方阻在一定范围内是可以在一定范围内，进而实现功能膜层1300的导电性能使可调可控的。

示例性地，功能膜层1300可包括金属材料、半导体材料和合金材料中的至少之一。例如，功能膜层1300可包括但不限于金属材料、半导体材料及其混合物和合金。示例性地，功能膜层1300可包括金Au、银Ag、铜Cu、铝Al、氧化铟锡如ITO、铝锌氧化物如AZO中的至少之一。例如，功能膜层1300可包括Au、Ag、Cu、Al、ITO、AZO中的一种或几种的混合物。本公开中的功能膜层1300可具有导电性能，可通过在功能膜层1300两端施加电压，以使功能膜层1300发热实现视窗防冰除雾的效果。

示例性地，功能膜层1300可包括氧元素，其中氧元素在功能膜层1300包含的全部元素中的占比可在40%~75%范围内。换言之，功能膜层1300中氧元素占膜层比例为40%~75%。本公开可通过控制镀膜工艺来调整功能膜层1300中氧元素的占比，进而控制功能膜层1300的电阻。例如，可将功能膜层1300的方阻控制在2Ω/sq~200Ω/sq范围内。

具体地，可通过控制镀膜腔体内的温度T、真空度P以及充氧量F等来控制功能膜层1300的方阻，进而实现加热功能。例如，可设置镀膜腔体内的温度T在50℃~250℃范围内、真空度P在0.0001 Pa~0.1 Pa范围内以及充氧量F在1 sccm~500 sccm范围内，以使功能膜层1300中氧元素的占比在40%~75%范围内。示例性地，功能膜层的方阻R、镀膜腔体内的氧气分压X和镀膜腔体内的温度T可满足：R=-0.0005X³+0.15084X²-11.405X+275.61+0.031T。当镀膜腔体内的温度越高，功能膜层1300与氧气反应越活跃，功能膜层1300的方阻R越大。当镀膜腔体内的真空度P越高，形成的功能膜层1300越致密，间隙越小，功能膜层1300的方阻R越小。当充氧量F越大，功能膜层1300被氧化的越完全，方阻R越大。

示例性地，可设置镀膜腔体内的温度T、真空度P和充氧量F满足：0.1≤-log(P)×T/F≤750。当-log(P)×T/F接近0.1时，功能膜层1300的折射率越接近2.0，功能膜层1300的方阻越接近200。当-log(P)×T/F接近750时，功能膜层1300的折射率越接近2.3，功能膜层1300的方阻越接近200。具体地，镀膜腔体内的温度T越高，功能膜层1300与氧气反应越活跃，功能膜层1300中氧元素的占比Q越高、方阻R越大、折射率n越小。镀膜腔体内的真空度P越高时，形成的功能膜层1300越致密、间隙越小、方阻R越小，折射率n越大。镀膜腔体内的充氧量F越大，功能膜层1300被氧化的越完全、方阻R越大、折射率n越小。

示例性地，镀膜腔体内的氧气分压X、真空度P和充氧量F可满足：X=kF/P，其中k在0.005~0.02范围内。例如，当F为1且P为0.0001时X为50。当F为500且P为0.1时X为100。

示例性地，功能膜层1300的方阻可在2Ω/sq~200Ω/sq范围内。功能膜层1300对光线的吸收率可小于或等于2.5%。功能膜层1300的导电性能是可控的。示例性地，可通过控制镀膜腔体内的氧气的含量控制功能膜层1300中的氧元素的占比。例如，可向镀膜腔体充入氧气如O₂和/或氩气如Ar，O₂和/或Ar等气体在活化作用下可与金属及其不完全氧化物反应，通过O₂分压控制氧化程度，以控制功能膜层1300的导电性能。换言之，可通过控制功能膜层1300中氧元素的含量，来控制功能膜层1300的导电性能。具体地，本公开可通过控制机台工艺、活化功率、以及O₂/Ar比例等的变化，来调整功能膜层1300中氧元素的占比，进而可将功能膜层1300的方阻控制在2Ω/sq~200Ω/sq范围内，实现功能膜层1300对光线的吸收率可小于或等于2.5%。应理解，可通过调整功能膜层1300中氧元素的占比，来调整功能膜层1300的方阻，进而调整功能膜层1300对光线的吸收率。换言之，功能膜层1300对光线的吸收率是可以调整控制的。

示例性地，功能膜层1300的厚度可在20 nm~600 nm范围内。功能膜层1300对光线具有一定的吸收作用，且热膜层1300对光线的吸收量和功能膜层1300的厚度呈正相关，即功能膜层1300的厚度越大，其对光线的吸收量越多。因此，若功能膜层1300的厚度大于600nm，因功能膜层1300对光线的吸收量较多导致光线透过率较低，这是不期望的。此外，根据公式P=U²/R可知，在电压一定的情况下，电阻越小发热效率越大。由于功能膜层1300的方阻与功能膜层1300的厚度呈负相关，即功能膜层1300的厚度越小，功能膜层1300的方阻越大，进而导致功能膜层1300的导电能力越差。因此，若功能膜层1300的厚度小于20 nm，将导致功能膜层1300的导电能力较差。可见，本公开通过将功能膜层1300的厚度控制在20 nm~600nm范围内，有利于实现在功能膜层1300对光线的吸收量符合要求的情况下，获得较好的导电能力。

示例性地，可在基板1100的一侧交替堆叠第一膜层1210和第二膜层1220形成第一增透膜层1200（图2）。应理解，第一膜层1210和第二膜层1220的数量和厚度不限于图2中所示的数量和厚度，在不背离本公开的构思的情况下，本领域技术人员可以根据需要设置任意数量和厚度的第一膜层1210和第二膜层1220。

示例性地，第一膜层1210可以是低折射率膜层，例如第一膜层1210的折射率可在1.3~1.7范围内。示例性地，第一膜层1210可包括氧化硅如SiO₂、氧化铝如Al₂O₃、氟化镁如MgF₂和SL4中的一种或多种。例如，第一膜层1210可包括但不限于SiO₂、Al₂O₃、MgF₂、SL₄等及其混合物。示例性地，第二膜层1220可以是高折射率膜层，例如第二膜层1220的折射率可在1.8~4.0范围内。示例性地，第二膜层1220可包括钛Ti、钽Ta、铌Nb、锆Zr、铪Hf、硅Si的氧化物、氮化物或氢化物中的一种或多种。例如，第二膜层1220可包括但不限于Ti、Ta、Nb、Zr、Hf、Si等的氧化物、氮化物或氢化物中的一种或多种或者其混合材料。本公开通过设置第一增透膜层1200为高低折射率膜层搭配，有利于形成光学干涉效应，实现所需的光学性能（如实现减反需求）。

示例性地，第一膜层1210和第二膜层1220的数量可均在1~7范围内。例如，可以(L1H1)ⁿ堆叠形式形成第一增透膜层1200，其中L1为第一膜层1210，H1为第二膜层1220，n在1~7范围内。示例性地，第一增透膜层1200的厚度可在50 nm~2000 nm范围内。本公开通过设置第一膜层1210和第二膜层1220交替堆叠，有利于实现高低折射率膜层搭配以符合波导函数实现减小反射率效果。此外，通过将第一增透膜层1200的厚度设置在合理范围内，有利于在实现减小反射率功能基础上，使第一增透膜层1200具有合格的膜层信赖性。例如，若第一增透膜层1200的厚度小于50 nm则无法实现膜层折射率匹配，若第一增透膜层1200的厚度大于2000 nm则可能会因第一膜层1210和第二膜层1220的应力累计导致第一增透膜层1200破裂。

在本公开中，第一增透膜层1200可以使光学元件1000具有减反增透的效果。例如，第一增透膜层1200位于基板1100和功能膜层1300之间，可用于调整光线在基板1100中的折射程度，使从功能膜层1300射出的光线平缓过渡至基板1100中。

示例性地，可在功能膜层1300背离第一增透膜层1200的一侧交替堆叠第三膜层1410和第四膜层1420形成第二增透膜层1400（图3）应理解，第三膜层1410和第四膜层1420的数量和厚度不限于图3中所示的数量和厚度，在不背离本公开的构思的情况下，本领域技术人员可以根据需要设置任意数量和厚度的第三膜层1410和第四膜层1420。

示例性地，第三膜层1410可以是低折射率膜层，例如第三膜层1410的折射率可在1.3~1.7范围内。示例性地，第三膜层1410可包括氧化硅如SiO₂、氧化铝如Al₂O₃和氟化镁如MgF₂中的一种或多种。例如，第三膜层1410可包括但不限于SiO₂、Al₂O₃、MgF₂、SL₄等及其混合物。示例性地，第四膜层1420可以是高折射率膜层，例如第四膜层1420的折射率可在1.8~4.0范围内。示例性地，第四膜层1420可包括钛Ti、钽Ta、铌Nb、锆Zr、铪Hf、硅Si的氧化物、氮化物或氢化物中的一种或多种。例如，第四膜层1420可包括但不限于Ti、Ta、Nb、Zr、Hf、Si等的氧化物、氮化物或氢化物中的一种或多种或者其混合材料。本公开通过设置第二增透膜层1400为高低折射率膜层搭配，有利于形成光学干涉效应，实现所需的光学性能（如实现减反需求）。

示例性地，第三膜层1410和第四膜层1420的数量可均在1~7范围内。例如，可以(L2H2)^ⁿ堆叠形式形成第二增透膜层1400，其中L2为第三膜层1410，H2为第四膜层1420，n在1~7范围内。示例性地，第二增透膜层1400的厚度可在30 nm~400 nm范围内。本公开通过设置第三膜层1410和第四膜层1420交替堆叠，有利于实现高低折射率膜层搭配以符合波导函数实现减小反射率效果。此外，通过将第二增透膜层1400的厚度设置在合理范围内，有利于在实现减小反射率功能基础上，使第二增透膜层1400具有合格的膜层信赖性。例如，若第二增透膜层1400的厚度小于30 nm则无法实现膜层折射率匹配，若第二增透膜层1400的厚度大于400 nm则可能会因第三膜层1410和第四膜层1420的应力累计导致第二增透膜层1400破裂。

在本公开中，第二增透膜层1400可以使光学元件1000具有减反增透的效果。例如，第二增透膜层1400位于功能膜层1300和光学器件内部之间，可用于调整从光学器件内部射出光线在功能膜层1300中的折射程度，使从光线平缓过渡至功能膜层1300中。

示例性地，第一增透膜层1200、功能膜层1300和第二增透膜层1400的等效光程可为1/4λ的奇数倍，其中λ为光线的波长。1/4λ的奇数倍=n1×d1+n2×d2+n3×d3，其中，n1为第一增透膜层1200的折射率，d1为第一增透膜层1200的厚度，n2为第二增透膜层1400的折射率，d2为第二增透膜层1400的厚度，n3为功能膜层1300的折射率，d3为功能膜层1300的厚度。本公开通过设置第一增透膜层1200、功能膜层1300和第二增透膜层1400的等效光程满足n1×d1+n2×d2+n3×d3，可以实现第一增透膜层1200、功能膜层1300和第二增透膜层1400对λ±100nm波段内（λ取值400 nm ~2000nm）的光线的反射率小于或等于1%。示例性地，该光线的入射角可在0±50°范围内。

此外，本公开通过对功能膜层1300材料的选择、过程工艺设置等，可实现功能膜层1300的方阻在20Ω/sq~200Ω/sq范围内。通过设置多层膜层如设置第一增透膜层1200、功能膜层1300和第二增透膜层1400，可以大幅提升光学元件的减反性能，尤其是可以降低大角度入射光线的反射率，提升光学元件的成像清晰度。本公开通过将功能膜层1300的方阻控制在20Ω/sq~200Ω/sq范围内，可以实现功能膜层1300的通电加热功能。例如，功能膜层1300可实现在24V电压下升温至100℃加热，起到快速除冰、消散水雾的作用。

示例性地，功能膜层1300对光线的吸收率A与氧元素的占比Q可满足：10≤Q/A≤28。功能膜层1300对光线的吸收率A会随着氧元素的占比Q的增加而减少。例如，当氧元素的占比Q为40%时，功能膜层1300对400 nm ~2000nm波段范围内的光线的吸收率A约为4%。当氧元素的占比Q为70%时，功能膜层1300对400 nm ~2000nm波段范围内的光线的吸收率A约为2.5%。

在本公开另一实施方式中，可参考图4，基板1100可包括树脂材料。上述方法2000还可包括：在基板1100的一侧设置结合层1500。示例性地，在基板1100的一侧设置第一增透膜层1200可包括：在结合层1500的一侧设置第一增透膜层1200。

示例性地，基板1100可包括树脂材料。结合层1500可包括半导体材料，其中半导体材料包括钛Ti、钽Ta、铌Nb、锆Zr、铪Hf、硅Si及其氧化物中的至少之一。例如，结合层1500可包括Ti、Ta、Nb、Zr、Hf、Si等及其氧化物中的一种或几种混合材料。

在实际工艺中，树脂材料的基板1100经表面活化处理后，表面化学链断裂，产生自由基。结合层1500可作为间隙半导体材料，受到能量输入后半导体材料可跃迁至激发态，表面游离出活性位点。应理解，半导体材料较低的禁带宽度（如约为3.2eV）有助于活性位点的产生。结合层1500和基板1100通过化学键结合在一起的强度远大于常规镀膜工艺依靠分子间作用吸附的结合力。因此，本公开通过设置结合层1500，有利于提高基板1100和第一增透膜层1200的结合力，提升光学元件整体的牢固度。

示例性地，结合层1500的厚度可在5 nm~100 nm范围内，有利于提高基板1100和第一增透膜层1200的结合力。若结合层1500的厚度过大如大于100 nm，可能会导致第一增透膜层1200和第二增透膜层1400的厚度同步增加。

在本公开另一实施方式中，可参考图5或图6，上述方法2000还可包括：在基板1100背离第一增透膜层1200的一侧设置第三增透膜层1600；以及在第三增透膜层1600背离基板1100的一侧设置保护层1700。第三增透膜层1600和保护层1700可位于基板1100的另一侧如可位于光学器件的外部。通常情况下，光线经基板1100后直接进入光学器件的外部空气中，可能会导致光线偏折程度较大，进而导致光学元件整体对光线的反射率增大，透过率降低如可降低约3%。基于此，本公开通过设置第三增透膜层1600和保护层1700，有利于减少光学元件整体对光线的反射，增加光学元件整体对光线透射，以优化光学元件的功能。

示例性地，可在基板1100背离第一增透膜层1200的一侧交替堆叠第五膜层（未示出）和第六膜层（未示出）形成第三增透膜层1600。应理解，在不背离本公开的构思的情况下，本领域技术人员可以根据需要设置任意数量和厚度的第五膜层和第六膜层。第三增透膜层1600靠近基板1100的一侧为第五膜层。例如，第五膜层可与基板1100接触。

示例性地，第五膜层可以是低折射率膜层，例如第五膜层的折射率可在1.3~1.7范围内。示例性地，第五膜层可包括氧化硅如SiO₂、氧化铝如Al₂O₃和氟化镁如MgF₂中的一种或多种。例如，第五膜层可包括但不限于SiO₂、Al₂O₃、MgF₂等及其混合物。示例性地，第六膜层可以是高折射率膜层，例如第六膜层的折射率可在1.8~4.0范围内。示例性地，第六膜层可包括钛Ti、钽Ta、铌Nb、锆Zr、铪Hf、硅Si的氧化物、氮化物或氢化物中的一种或多种。例如，第六膜层可包括但不限于Ti、Ta、Nb、Zr、Hf、Si等的氧化物、氮化物或氢化物中的一种或多种或者其混合材料。示例性地，第五膜层和第六膜层的数量可均在1~7范围内。例如，可以(L3H3)ⁿ堆叠形式形成第三增透膜层1600，其中L3为第五膜层，H3为第六膜层，n在1~7范围内。本公开通过设置第三增透膜层1600，有利于形成光学干涉效应，提高光线从基板1100到光学器件的外部空气的透过率，例如透过率可提高约3%。

示例性地，保护层1700可包括防水膜层和/或硬质膜层。防水膜层和/或硬质膜层可降低膜层的表面张力，起到防污、自清洁等的作用。此外，防水膜层和/或硬质膜层还可提升膜层的机械性能，满足光学元件防污、自清洁、机械性能提升等的需求。示例性地，保护层1700可包括含氟有机物。例如，保护层1700可为含氟有机物图层。含氟有机物图涂层可具有表面疏水疏油的效果，进而可实现光学元件的外露面疏水疏油的效果。

本公开另一方面提供了一种光学装置的制造方法。该方法包括：设置光源；以及根据上文描述的方法2000在光源的一侧设置光学元件.光源发射的光线射入至光学元件的第二增透膜层。例如，光源发射的光线可射入到光学元件中的第二增透膜层1400，进而依次穿过功能膜层1300、第一增透膜层1200和基板1100后射出。

示例性地，制造形成的光学装置可为光学镜头、激光雷达或HUD等任何能与外部环境接触的光学器件。例如，光学装置可为激光雷达。

由于在上文中描述光学元件1000、以及光学装置时涉及的内容和结构可完全或部分地适用于在这里描述的光学元件的制造方法2000以及光学装置的制造方法，因此与其相关或相似的内容在此不再赘述。

尽管在此描述了光学元件的示例性结构和制备方法，但可以理解，一个或多个特征可以从该光学元件的制备方法中被省略、替代或者增加。另外，所举例的各结构仅仅是示例性的。

以上描述仅为本公开的较佳实施方式以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的（但不限于）具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (31)

1.一种光学元件，包括：

基板；

第一增透膜层，位于所述基板的一侧；

功能膜层，位于所述第一增透膜层背离所述基板的一侧，用于产生热量；以及

第二增透膜层，位于所述功能膜层背离所述第一增透膜层的一侧；

其中，所述第一增透膜层和所述第二增透膜层均包括具有不同折射率的多层膜层，所述光学元件对光线的透过率大于或等于预设值。

2.根据权利要求1所述的光学元件，其中，所述预设值大于或等于92%，所述光学元件对光线的反射率小于或等于1%。

3.根据权利要求1所述的光学元件，其中，所述第一增透膜层的厚度在50 nm~2000 nm范围内，所述第一增透膜层包括交替堆叠的第一膜层和第二膜层，

其中，所述第一增透膜层靠近所述基板的一侧为所述第一膜层；

所述第一增透膜层远离所述基板的一侧为所述第一膜层或所述第二膜层；以及

所述第一膜层的折射率在1.3~1.7范围内，所述第二膜层的折射率在1.8~4.0范围内。

4.根据权利要求3所述的光学元件，其中，

所述第一膜层包括氧化硅、氧化铝和氟化镁中的一种或多种；所述第二膜层包括钛、钽、铌、锆、铪、硅的氧化物、氮化物或氢化物中的一种或多种；以及

所述第一膜层和所述第二膜层的数量均在1~7范围内。

5.根据权利要求1所述的光学元件，其中，所述第二增透膜层的厚度在30 nm~400 nm范围内，所述第二增透膜层包括交替堆叠的第三膜层和第四膜层，

其中，所述第二增透膜层靠近所述功能膜层的一侧为所述第三膜层；

所述第二增透膜层远离所述功能膜层的一侧为所述第三膜层或所述第四膜层；以及

所述第三膜层的折射率在1.3~1.7范围内，所述第四膜层的折射率在1.8~4.0范围内。

6.根据权利要求5所述的光学元件，其中，

所述第三膜层包括氧化硅、氧化铝和氟化镁中的一种或多种；

所述第四膜层包括钛、钽、铌、锆、铪、硅的氧化物、氮化物或氢化物中的一种或多种；以及

所述第三膜层和所述第四膜层的数量均在1~7范围内。

7.根据权利要求1所述的光学元件，其中，所述功能膜层的厚度在20 nm~600 nm范围内，所述功能膜层的方阻在2Ω/sq~200Ω/sq范围内，所述功能膜层对所述光线的折射率在2.0~2.3范围内。

8.根据权利要求7所述的光学元件，其中，所述功能膜层包括金属材料、半导体材料和合金材料中的一种或多种，

其中，所述金属材料包括金、银、铜和铝中的一种或多种；以及

所述半导体材料包括氧化铟锡和铝锌氧化物中的一种或多种。

9.根据权利要求8所述的光学元件，其中，所述功能膜层包括氧元素，其中所述氧元素在所述功能膜层包含的全部元素中的占比在40%~75%范围内。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的光学元件，其中，采用蒸发镀膜工艺、溅射镀膜工艺或气相沉积镀膜工艺形成所述第一增透膜层、所述功能膜层和所述第二增透膜层中的至少之一。

11.根据权利要求1-9中任一项所述的光学元件，其中，所述光学元件还包括位于所述基板和所述第一增透膜层之间的结合层，

其中，所述结合层的厚度在5 nm~100 nm范围内，所述结合层包括半导体材料，其中所述半导体材料包括钛、钽、铌、锆、铪、硅及其氧化物中的一种或多种。

12.根据权利要求1-9中任一项所述的光学元件，其中，所述光学元件还包括位于所述基板背离所述第一增透膜层的一侧的保护层，其中所述保护层包括防水膜层和硬质膜层中的至少之一。

13.根据权利要求12所述的光学元件，其中，所述光学元件还包括：

第三增透膜层，位于所述基板与所述保护层之间，其中，所述第三增透膜层的厚度在100 nm~500 nm范围内，所述第三增透膜层包括交替堆叠的第五膜层和第六膜层，

其中，所述第五膜层和所述第六膜层的数量均在1~7范围内；

所述第五膜层的折射率在1.3~1.7范围内，所述第六膜层的折射率在1.8~4.0范围内；以及

所述第五膜层包括氧化硅、氧化铝和氟化镁中的一种或多种，所述第六膜层包括钛、钽、铌、锆、铪、硅的氧化物、氮化物或氢化物中的一种或多种。

14.根据权利要求12所述的光学元件，其中，所述保护层的厚度在5 nm~50 nm范围内，所述保护层包括含氟有机物。

15.根据权利要求1-9中任一项所述的光学元件，其中，所述第一增透膜层、所述功能膜层和所述第二增透膜层的等效光程为1/4λ的奇数倍，其中λ为所述光线的波长，

其中，1/4λ的奇数倍=n1×d1+n2×d2+n3×d3，其中，n1为所述第一增透膜层的折射率，d1为所述第一增透膜层的厚度，n2为所述第二增透膜层的折射率，d2为所述第二增透膜层的厚度，n3为所述功能膜层的折射率，d3为所述功能膜层的厚度。

16.根据权利要求1-9中任一项所述的光学元件，其中，所述基板包括玻璃材料、塑料材料和陶瓷材料中的一种或多种。

17.根据权利要求9所述的光学元件，其中，所述功能膜层对光线的吸收率A与所述氧元素的占比Q满足：10≤Q/A≤28。

18.一种光学装置，包括：

光源；

如权利要求1-17中任一项所述的光学元件，其中，所述光源发射的光线射入所述第二增透膜层。

19.一种光学元件的制造方法，包括：

在基板的一侧设置第一增透膜层；

在所述第一增透膜层背离所述基板的一侧设置功能膜层，所述功能膜层用于产生热量；以及

在所述功能膜层背离所述第一增透膜层的一侧设置第二增透膜层；

其中，所述第一增透膜层和所述第二增透膜层均包括具有不同折射率的多层膜层，以使所述光学元件对光线的透过率大于或等于预设值。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，采用蒸发镀膜工艺、溅射镀膜工艺或气相沉积镀膜工艺形成所述第一增透膜层、所述功能膜层和所述第二增透膜层中的至少之一。

21.根据权利要求19所述的方法，其中，所述功能膜层包括金、银、铜、铝、氧化铟锡、铝锌氧化物中的一种或多种，在所述第一增透膜层背离所述基板的一侧设置功能膜层，包括：

设置镀膜腔体内的温度T在50℃~250℃范围内、真空度P在0.0001 Pa~0.1 Pa范围内以及充氧量F在1 sccm~500 sccm范围内，以使所述功能膜层中的氧元素在所述功能膜层的全部元素中的占比在40%~75%范围内。

22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述镀膜腔体内的温度T、真空度P和充氧量F满足：0.1≤-log(P)×T/F≤750。

23.根据权利要求21所述的方法，其中，所述镀膜腔体内的氧气分压X、真空度P和充氧量F满足：X=kF/P，其中k在0.005~0.02范围内。

24.根据权利要求21所述的方法，其中，所述功能膜层的方阻R、所述镀膜腔体内的氧气分压X和所述镀膜腔体内的温度T满足：R=-0.0005X³+0.15084X²-11.405X+275.61+0.031T。

25.根据权利要求19所述的方法，其中，在基板的一侧设置第一增透膜层包括：

在所述基板的一侧交替堆叠第一膜层和第二膜层形成所述第一增透膜层，

其中，所述第一增透膜层的厚度在50 nm~2000 nm范围内；

所述第一膜层和所述第二膜层的数量均在1~7范围内；

所述第一膜层包括氧化硅、氧化铝和氟化镁中的一种或多种，所述第一膜层的折射率在1.3~1.7范围内；以及

所述第二膜层包括钛、钽、铌、锆、铪、硅的氧化物、氮化物或氢化物中的一种或多种，所述第二膜层的折射率在1.8~4.0范围内。

26.根据权利要求19所述的方法，其中，在所述功能膜层背离所述第一增透膜层的一侧设置第二增透膜层包括：

在所述功能膜层背离所述第一增透膜层的一侧交替堆叠第三膜层和第四膜层形成所述第二增透膜层，

其中，所述第二增透膜层的厚度在30 nm~400 nm范围内；

所述第三膜层和所述第四膜层的数量均在1~7范围内；

所述第三膜层包括氧化硅、氧化铝和氟化镁中的一种或多种，所述第三膜层的折射率在1.3~1.7范围内；以及

所述第四膜层包括钛、钽、铌、锆、铪、硅的氧化物、氮化物或氢化物中的一种或多种，所述第四膜层的折射率在1.8~4.0范围内。

27.根据权利要求19所述的方法，其中，所述方法还包括：

在所述基板的一侧设置结合层，其中所述结合层包括半导体材料；

其中，在基板的一侧设置第一增透膜层包括：

在所述结合层的一侧设置所述第一增透膜层。

28.根据权利要求19-27中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括：

在所述基板背离所述第一增透膜层的一侧设置保护层，其中所述保护层包括防水膜层和硬质膜层中的至少之一。

29.根据权利要求28所述的方法，其中，所述方法还包括：

在所述基板背离所述第一增透膜层的一侧设置第三增透膜层；

其中，在所述基板背离所述第一增透膜层的一侧设置保护层，包括：

在所述第三增透膜层背离所述基板的一侧设置所述保护层。

30.根据权利要求29所述的方法，其中，在所述基板背离所述第一增透膜层的一侧设置第三增透膜层包括：

在所述基板背离所述第一增透膜层的一侧交替堆叠第五膜层和第六膜层形成所述第三增透膜层，

其中，所述第五膜层和所述第六膜层的数量均在1~7范围内；

所述第五膜层的折射率在1.3~1.7范围内，所述第六膜层的折射率在1.8~4.0范围内；以及

所述第五膜层包括氧化硅、氧化铝和氟化镁中的一种或多种，所述第六膜层包括钛、钽、铌、锆、铪、硅的氧化物、氮化物或氢化物中的一种或多种。

31.一种光学装置的制造方法，包括：

设置光源；以及

根据如权利要求19-30中任一项所述的方法在所述光源的一侧设置所述光学元件，其中，所述光源发射的光线射入至所述光学元件的所述第二增透膜层。