几种红外薄膜材料的光学特性

采用电阻蒸发和电子束蒸发方法,制备了9种红外薄膜材料的单层膜,包括氟化物、硫化物和硒化物。通过测量在可见近红外波段的透射率,采用包络线法计算出这些薄膜从可见到红外的折射率,高温退火能改善薄膜的光学性能。     

硫化锌基底上减反膜的镀制

硫化锌是红外波段重要的光学材料,在许多光电系统应用中,要求镀制适当的减反膜增加其透过率.介绍了硫化锌基底上的减反膜,该设计是用薄的氧化钇层作为与硫化锌的结合层,用一氧化硅和锗分别作为低、高折射率膜料的膜堆组成的.这种五层膜满足环境稳定性标准,在3μm～5μm波段的某应用范围内平均透过率即可达96%,并在4.2μm处有超过98%的峰值透过率.     

硫化锌基底上减反膜的镀制

硫化锌是红外波段重要的光学材料,在许多光电系统应用中,要求镀制适当的减反膜增加其透过率.介绍了硫化锌基底上的减反膜,该设计是用薄的氧化钇层作为与硫化锌的结合层,用一氧化硅和锗分别作为低、高折射率膜料的膜堆组成的.这种五层膜满足环境稳定性标准,在3μm～5μm波段的某应用范围内平均透过率即可达96%,并在4.2μm处有超过98%的峰值透过率.     

六氟化硫气体探测用10.56μm窄带滤光片的研制

在六氟化硫气体检测中经常会使用红外气体传感器,红外滤光片是红外气体传感器的核心元件。对六氟化硫的红外气体探测中,研制性价比较高的10.56 μm窄带滤光片尤其重要。首先,通过测量空气和六氟化硫气体的红外吸收光谱,明确了基于NDIR技术的红外传感器需要的滤光片的光谱指标。然后,使用单晶硅为基底,锗和硫化锌为高、低折射率材料,设计了窄带膜系和截止膜系两种膜系结构。通过选择合理的工艺参数,镀制了中心波长为10.562 μm、带宽为175 nm、峰值透射率为80.2%、截止范围为2~18 μm（除通带）的红外滤光片。最后,经环境测试和传感器测试,证明该滤光片满足使用要求。     

硫化锌基底上减反膜的镀制

硫化锌是红外波段重要的光学材料 ,在许多光电系统应用中 ,要求镀制适当的减反膜增加其透过率。介绍了硫化锌基底上的减反膜 ,该设计是用薄的氧化钇层作为与硫化锌的结合层 ,用一氧化硅和锗分别作为低、高折射率膜料的膜堆组成的。这种五层膜满足环境稳定性标准 ,在 3μm～ 5 μm波段的某应用范围内平均透过率即可达 96% ,并在 4.2 μm处有超过 98%的峰值透过率。     

锗的红外折射率精密测量

利用所研制的KGZ-Ⅱ型高精度光电折射仪,在5～10.6μm的光谱范围内,测量了由北京有色金属研究总院研制的锗的折射率,并与红外色散公式计算的结果进行了比较,分析了影响测量准确度的各项主要因素,给出了具有±3×10^-4准确度的测量结果。     

角度位置自动识别的红外折射率测量

为准确快速获得块体硫系玻璃红外波段的折射率,搭建了基于类准直测量法的折射率测量系统。该系统采用液氮制冷的碲镉汞探测器和特殊的光路实现了光强信息的高分辨采集,使用高分辨数据采集卡将角度信息数字化,利用精密步进电机传动控制系统实现了光强信号与位置信号的同步记录。开发的测量软件可自动判别光强峰位信息,自动计算获得待测样品的折射率。对比测试Ge_(20)Sb_(15)Se_(65)、Ge_(28)Sb_(12)Se_(60)、As_2S_3和As_2Se_3商用硫系玻璃在3.39μm和4.8μm处的折射率。实验结果表明,该装置系统测量折射率的标准偏差为10~(-3),测量不确定度为0.002 9,可快速、准确测量块体材料红外波段的折射率。     

透明红外硫系薄膜非均匀性检测及影响因素

薄膜非均匀性的无损检测对于制备大面积高质量的红外透明薄膜尤为重要。针对红外薄膜光学均匀性难以获取的困难,提出了一种同时获得单层透明红外薄膜厚度和折射率均匀性的无损检测方法。实验上,通过磁控溅射法在二氧化硅衬底上制备了厚度约1.4μm红外透明Ge-Sb-Se硫系薄膜,然后在该薄膜上标定出36个80μm×80μm区域,利用显微傅里叶红外光谱仪测得该36个区域的透射谱,通过分段滤波的方法滤除背景噪声,运用改进的Swanepoel方法计算得到了薄膜每一个区域的厚度和折射率,进而精确获得该薄膜的厚度和折射率均匀性,结果表明精度优于0.5%。     

Al2O3/CaO 对锗酸盐系统玻璃物理化学性质的影响

锗酸盐系统玻璃具有一系列优越的物理化学性质。玻璃折射率高,在1-6μ波段具有良好的红外透过率,是很好的红外光学材料。但是,由于GeO₂原料的价格较贵,玻璃成本高,使锗酸盐玻璃的应用受到限制。本工作探讨了铝钙玻璃的形成规律,系统地研究了将Al₂O₃、CaO两种氧化物引入到锗酸盐系统玻璃中,对玻璃析晶、化性、透射光谱、密度、硬度、折射率、色散、热膨胀系数、光吸收系数、软化温度等十项物理化学性质的影响。     

长波红外光学薄膜器件研究

论述了长波红外滤光片制备中膜系设计、监控方案设计、工艺条件等主要技术。列举了允差分析在优选膜系、改善膜厚监控中的具体应用。并以长波红外重要高折射率材料碲化铅为例,描述了研究膜层材料特性及确定重要工艺条件—基板温度的试验方法及结果     

稀土元素在热镀锌中的应用及研究进展

综述了稀土在热镀锌中的应用及研究进展,包括稀土元素对镀锌层的耐腐蚀性能、对镀层作用及稀土添加量方面的研究,并指出了稀土在热镀锌行业中发展趋势。     

陷波滤光片的类褶皱设计

针对当前陷波滤光片设计方法中,因需要大量薄层和折射率连续渐变而导致的制作难度较高的问题,介绍了一种陷波滤光片的类褶皱膜系设计方法。此方法中,每层薄膜的层内折射率不变,层间折射率呈离散型渐变,每层为1个光学厚度,膜系模拟计算的光谱很好,并可降低制造工艺难度。给出了膜系的基本结构形式,并分析了其中各参数对陷波滤光片光谱的影响,指出了参数变化对光谱影响的基本规律。通过对典型膜系设计,模拟分析了膜厚偏差和折射率偏差对光谱的影响。结果表明,膜系对膜厚偏差更加敏感,为膜系镀制工艺中的误差控制提供了理论依据。     

0.45～12μm多波段减反射膜的研制

战争环境的多样化和伪装技术的发展,促使具有多波段探测功能的新型光学仪器的发展,多波段减反射膜应运而生。根据多波段减反射膜的实际要求,阐述了基于渐变折射率的多波段减反射膜的设计原理,给出了用高低两种折射率材料的膜系初始结构。简要分析了膜系厚度和层数对光学性能的影响,应用光学薄膜设计软件进行了优化。对ZnS、YF3膜料进行了工艺试验,考虑了多波段减反射膜的抗环境性能,最后给出了实际的研制结果。     

热障涂层折射率与厚度的太赫兹无损检测

精确提取陶瓷层（Top coat,TC）与热生长氧化层（Thermally grown oxide,TGO）层在太赫兹频段的折射率是进行热障涂层（Thermal barrier coatings,TBCs）太赫兹无损检测研究的重要条件。由于对涂层样品只能采取反射式测量,所以首先比较了反射式与传统透射式测量条件下提取样品太赫兹光学参数及厚度的结果,随后利用反射式太赫兹时域脉冲成像系统提取等离子体喷涂的8YSZ热障涂层（TBCs）中TC层与TGO层的折射率,并依据所提取折射率进一步对TC层的厚度分布进行测量及成像。试验结果表明在材料中衰减较小的有效频段下反射式测量同样可以精确提取样品的折射率以及厚度,反射式测量TC层的平均折射率为5.23,TGO层的折射率为2.91,TGO的主要成分α-Al₂O₃的折射率为2.85。TBCs样品中TC层的平均厚度为257 μm,从TC层厚度的太赫兹图像中可观察到TC与粘结层（Bond coat,BC）界面的不均匀程度。反射式太赫兹无损检测可精确提取TBCs中TC与TGO的折射率和厚度,这对于TBCs中裂纹和气泡等缺陷的识别以及TGO生长太赫兹检测具有重要意义。     

基于谐衍射特性的双波段红外系统消热差设计

从谐衍射元件的理论出发,讨论了谐衍射透镜在消色差和消热差时的特性。利用谐衍射透镜独特的色散和消热差特性,再结合其谐振特性,设计并制成了适用于-30℃~70℃的3μm~5μm和8μm~10μm双波段红外消热差的光学系统。该系统通过采用折反结构,仅需锗作为材料,体积小,重量轻,结构简单。结果表明,该系统能够在两个波段内同时较好地校正系统的色差,在要求的视场内得到接近衍射极限的成像质量,具有良好的消色差和减热差特性。该系统经红外传递函数测试仪测试,得出的实际MTF值也基本接近衍射极限。     

被动式红外光学系统无热设计

围绕环境温度效应这一主题,着重分析了温度变化对光学材料折射率、光学元件的曲率半径和厚度以及光学元件之间的间隔等三方面的影响,并介绍了其解决方法,以无热技术来消除其产生的影响,从而使系统在要求的温度范围内保持良好的成像质量。最后设计了一个适用于3μm～5μm波段的红外光学系统,采用光学被动式无热技术来消除温度效应对系统的影响。     

几种氟化物薄膜材料的光学特性

为了进一步明确氟化薄膜材料在紫外(UV)-真空紫外(VUV)波段的光学常数,研究了真空紫外领域常用的基底材料和6种大带隙的氟化物薄膜材料的光学特性.分别在熔石英(JGS1)基底和氟化镁单晶基底上用热舟蒸发法以不同的沉积速率和不同的基底温度镀制了3种高折射率材料薄膜LaF3、NdF3、GdF3和3种低折射率材料薄膜MgF2、AlF3、Na3AlF6;在国家同步辐射真空紫外实验站测定了它们120～300 nm的透射光谱曲线,用商用lambda900光谱仪测量了它们190～500 nm的透射光谱曲线,两者相结合标定了透射率的准确值.用包络法和模拟退火相结合研究了它们在120～500 nm的折射率和消光系数,给出了6种氟化物材料的光谱色散曲线.结果显示,3种高折射率薄膜的折射率在157 nm处约为1.77～1.89,而3种低折射率薄膜的折射率在157 nm处约为1.44～1.48;研究表明,选用折射率相差较大的高、低折射率氟化物薄膜,可在膜系设计中组成高低折射率材料对,用于设计各种实用的薄膜器件.