可见光变角度带通滤光膜研制

以薄膜光学为背景,介绍了可见光波段变角度带通滤光膜的用途、设计与制备方法。基于波动光学原理,首先分析了带通滤光膜的光学特性以及变角度使用的难点,其次讨论了0°~33°入射时薄膜选材、测试、工艺制备等研究过程中的主要技术问题。利用薄膜软件进行优化计算后,结合光学控制与离子辅助工艺得到了吸收低、偏移量小与附着力良好的薄膜。目前相关的技术应用在地形勘测相机中达到了空间变角度高分辨率成像的效果。     

中红外激光宽带偏振分束膜研制

以薄膜光学和激光技术为背景,介绍了中红外固体激光器中宽带偏振分束膜的用途、设计与制备方法。基于波动光学原理,首先分析了核心元件硒化锌晶体的偏振特性以及中波宽带偏振分光的难点,其次讨论了布儒斯特角入射时薄膜选材、通带展宽、工艺制备等研究过程中的主要技术问题。利用计算机优化软件进行优化计算后,结合离子辅助工艺得到了吸收小、偏振比高、抗激光性能与附着力良好的薄膜。目前相关的技术应用在中红外固体激光器中达到了5kHz下大于15W的输出效果。     

2.06μm激光偏振膜设计与工艺方法

介绍了近红外固体激光器中2.06 μm激光偏振膜的用途、设计与制备方法。基于薄膜光学的基本理论以及三种不同膜系结构的对比,确定了初始膜系结构。讨论了薄膜选材、通带波纹压缩、工艺制备等相关技术问题。利用计算机优化软件对膜系结构进行了反复优化。采用电子束真空蒸镀和离子源辅助沉积工艺完成了偏振膜的制备,并对其进行了光谱检测。然后根据测试结果对制备过程中的相关参数进行了优化,最终制备出了光学性能优异、膜层吸收少、均匀性好、稳定性高的激光偏振膜。     

1.3～2.7 μm带通滤光膜研制与分析

光学薄膜技术广泛应用于几乎所有的光学系统、光电系统和光电仪器。新型探测器的发展对1～3 μm近红外波段附近的能量响应提出了滤波的要求。从电磁场理论和麦克斯韦方程出发,介绍了光学薄膜的设计理论,论述了带通滤光膜的设计方法。基于Optilayer软件,以氧化铝为基底,设计了一种工作波段为1.3～2.7 μm的近红外带通滤光膜。考虑到镀膜材料的匹配性问题,选择硫化锌和氟化镱作为高、低折射率材料。采用长波通与短波通相结合的设计方法,并用Optilayer软件完成了膜系的计算和优化。在氧化铝基底双面镀制膜,用电子束蒸发和离子束辅助沉积的制备工艺完成了膜系镀制。用分光光度计对制备样品进行了透过率测试。结果表明,在1.3～2.7 μm设计波段,样品的平均透过率大于95%,符合带通滤光膜的设计要求。     

3.7～4.8μm中红外带通滤光膜研制

以光学薄膜理论为出发点,系统介绍了3.7～4.8 m带通滤光膜的理论设计与优化、实际生产制备以及成品测试方法。考虑到膜料性能及膜层匹配等问题,分别选用锗和一氧化硅作为高低折射率材料,并以氧化铝作为薄膜基底。确定了滤光膜的基础膜系,并使用Filmaster软件对膜系进行了设计和优化计算。在薄膜蒸镀过程中,根据材料选取合适的镀制工艺。通过温度控制、离子辅助等方法研制出了可靠性与光谱特性皆优的带通滤光膜,并对其光谱特性及膜层质量等进行了测试。根据设计目标修改工艺参数,最终确定可行的工艺流程,从而研制出了符合光学性能设计指标的3.7～4.8 m带通滤光膜。     

高能激光器中晶体薄膜的研究与特性分析

介绍了用于大功率YAG激光器以及中红外激光器中晶体光学薄膜的用途、特性和制备方法。利用计算机膜系优化软件对膜系进行设计后,得到了损耗小、利于制备、重复性好的膜系结构。为了详细说明,以YAG板条晶体和ZnGeP2晶体为例,讨论了晶体不同工作表面薄膜在研究与镀制过程中的潮解、吸收以及污染等主要技术问题。通过特性测试和激光损伤试验对比,验证了以APS离子源辅助沉积的膜层损伤阈值增加,附着力增强,机械强度和环境稳定性得到了明显改善。目前相关的晶体薄膜应用在两种高能激光器中分别达到了16 kW/cm2和5 kHz下     

用于红外焦平面探测器的2.95～5.05 μm带通滤光膜

中波红外焦平面探测器因在红外制导导弹、红外夜视仪等军事领域的重要性而被广泛关注，其中带通滤光膜具有滤除杂散光和保护探测器的作用。本研究的目的是针对中波红外焦平面探测器滤光膜的关键技术问题，通过分析、选材、优化等方法，制备出性能良好的中波红外带通滤光膜。以Ge为高折射率材料和基底，以SiO为低折射率材料，设计了带通膜系结构。不仅实现了在0°入射角下对2.95～5.05 μm波段大于92%的高透过率、通带宽度优于3.7～4.8 μm的常规应用，而且对2.95～5.05 μm之外的其它波段也能达到良好的截止效果。经测试，其光洁度、牢固性等各方面性能良好，可以很好地应用于中波红外焦平面探测器。