硒化锌基底8～12 μm高性能增透膜的研究

为了提高硒化锌基底的透过率以及膜层的机械强度,对硒化锌基底上高性能的红外宽带减反射膜的设计与制备工艺进行了研究。介绍了红外宽带减反射膜的膜料选择、膜系的设计以及采用离子束辅助沉积该膜系的过程．给出了用该方法制备的8-12μm波段宽带减反射膜的实测光谱曲线,其峰值透过率高达99％以上,在设计波段范围内平均透过率大于98％,膜层附着性能好,光机性能稳定。这对于红外光学系统的应用具有十分重要的意义。     

硒化锌基底8μm～12μm高效高稳定性减反射膜的研究

文中讨论了硒化锌基底上的高效高稳定性红外减反射膜的设计与制备。介绍了离子束辅助沉积该膜系的过程,给出了用该方法制备的8μm-12μm波段宽带减反射膜的实测光谱曲线,其峰值透过率高达99％以上,在设计波段范围内平均透过率大于98％,膜层附着性能好,光机性能稳定。     

ZnSe基底7～14μm波段宽带增透膜

简要叙述了7～14μm波段红外增透膜的膜料选择以及硒化锌基底上高性能红外增透膜的设计和工艺研究。介绍了离子辅助沉积技术沉积该膜的的工艺过程。给出了用该方法制备的7～14μm波段宽带减反射膜的实测光谱曲线,其峰值透过率高达98%以上,在设计波段范围内平均透过率大于97%,膜层附着性能好,光机性能稳定。这对于红外光学系统的应用具有十分重要的意义。     

短中波红外探测系统宽波段高透过率薄膜

短中波红外探测系统能够同时响应短波红外及中波红外两个波段,可以满足复杂探测环境的使用要求,在军用及民用方面获得了广泛应用。为提高红外探测器的精度,缩短响应时间,需要研制满足系统要求的宽波段高透过率薄膜。结合Baumesiter减反射膜设计理论,对变尺度算法的评价函数进行了优化,建立了新型加权评价函数模型,在2.6~3.3 m的水吸收波段,根据模型设计了低敏感度高容差的膜系结构。并针对水吸收波段优化制备技术,研究了不同离子源辅助沉积参数对MgF2光谱特性的影响,同时采用阶梯性退火工艺,得到了一种有效降低水吸收的方法。最终所制备的薄膜在1.5~5 m波段范围内光谱透过率大于96.5%。     

氟镓酸盐红外玻璃窗口多波段增透保护膜研制

氟镓酸盐玻璃是一种性能良好的红外光窗材料。为了提升窗口观测、探测及防护性能,在氟镓酸盐基底上设计和制备了0.4~0.9 μm、1.064 μm、3.7~4.8 μm三波段复合增透保护膜。根据光学性能及环境稳定性要求选择薄膜材料并对膜系进行了设计,然后利用电子束蒸发方法对多层膜进行了制备。测量结果表明,2.9 μm处的水吸收峰拉低了中红外波段的透过率。通过改进工艺及后处理等途径提高了膜层致密度,有效抑制了膜层的水吸收。利用沸水浸泡法对镀膜元件的环境稳定性进行了实验验证。结果表明,经过离子束辅助沉积及退火处理的薄膜样品具有较好的光学性能和环境适应性。     

基于硫系玻璃的短中波红外减反膜研制

以硫系玻璃为基底,根据膜系设计理论,结合软件完成了短中波红外减反膜的设计。通过对材料热应力的计算分析,研制了一种混合材料M-11作为连接层,优化了沉积工艺参数,并根据其力学特性修正膜系结构,解决了硫系玻璃的脱膜问题。光谱测试结果表明,该膜层在1.4~2.5μm和3.5~4.5μm波段透过率分别为95.8%、96.7%,满足红外成像系统的使用要求。     

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。     

中红外激光器光学薄膜的研制

文章讨论了中红外波段激光器使用的一系列光学薄膜的设计方法和制备工艺。膜系类型涉及截止滤光膜、增透膜与高反膜,根据对称匹配膜层的理论,利用计算机膜系设计优化软件对膜系进行优化后,得到了损耗小、利于制备、重复性好的膜系结构,并且在完成多次实际制备过程后,分析了离子束预处理和离子源辅助蒸发对膜层的影响,确定最优参数的设定值后取得了较好的效果。     

可见与近红外增透膜的设计和制备

为满足大气辐射系统中光学元件的使用要求,即可见与近红外波段高透过,根据双有效界面法设计原理配合膜系软件设计膜系,采用离子辅助沉积,电子束真空镀膜的方法,通过对工艺参数的调整和监控方法的改进,制备400~1200 nm宽带增透膜。所镀膜层在垂直入射时,400~1200 nm波段平均反射率小于1%。同时对膜层牢固性进行了测试,满足大气辐射系统的使用要求。     

一种具有抗静电反红外诱导滤光片的设计与制备

对一种具有抗静电反红外且在可见及近红外高透过的滤光片进行了研究。采用诱导滤光片的设计理论讨论了膜层厚度及薄膜常数对滤光片透射率及反射区的影响规律,采用离子束辅助沉积方式和磁控溅射的方式对设计膜系进行了制备工艺研究,重点讨论了不同工艺条件下金属层的薄膜常数的变化规律及其对滤光片性能的影响。最终设计的滤光片在750~850 nm谱段具有高达90%以上的透过率、2 500 nm以后谱段反射率高达90%,表面电阻小于300 ,该滤光片具有很好的抗静电及反红外性能。     

基于8-11μm红外窗口系统中减反射与保护膜的研制

随着现代军事空间技术的快速发展,对红外探测器的要求越来越高。同时,对红外光学元件的要求也越来越苛刻。主要研究了硫化锌(ZnS)基底表面减反与保护膜的制备技术,采用介质膜与硬膜复合方法,通过对不同材料的对比分析,最终选取碳化锗(Ge1-xCx)材料作为介质膜与DLC 类金刚石保护膜的过渡层。利用电子束与离子源辅助沉积技术制备介质膜;磁控溅射技术制备过渡层碳化锗;化学气相沉积技术制备DLC 类金刚石保护膜,解决了介质膜与类金刚石保护膜应力匹配的问题,并通过对多种沉积工艺的整合,得到了一套稳定的工艺制备流程。最终在硫化锌基底上制备出的减反射与保护膜平均透过率达到92%,硬度符合要求。     

射频磁控溅射GaP薄膜的光学性能

采用射频磁控溅射方法在ZnS衬底上制备了不同工艺参数下的GaP薄膜，并通过FTIR分析了工艺参数对GaP薄膜红外透过率的影响规律。利用优化后的工艺参数成功地制备了厚为10.5μm的GaP膜，根据膜系设计结果制备了DLC/GaP膜系，实验表明，GaP厚膜与基体结合性能较好，光学性能亦有所改善；DLC/GaP膜系的红外增透效果良好，在8～11.5μm波段平均透过率净增5.69%，足以满足8～11.5μm增透要求。     

基于As40Se60硫系玻璃的长波红外增透膜研制

As₄₀Se₆₀硫系玻璃基底沉积红外光学薄膜存在牢固性不足的缺点，以膜层牢固性为研究对象来解决膜层附着力问题。首先选择了合适的膜层材料，完成了膜系的设计及优化；然后以沉积温度为影响因素进行单因素实验，研究了ZnS连接层的镀制工艺和残余应力，采用无离子源辅助的办法降低了连接层的残余应力，提高了膜层附着力；最终解决了较高温度下的薄膜脱膜问题，研制了一种透过波段为8～12μm的红外增透膜，并确定了镀制工艺运用于实际生产。所制备的薄膜平均透过率为98%、平均反射率为0.6%，附着力、高低温、湿热实验满足GJB2845—1995标准中的要求。     

Ge基底8～11.5μm长波通滤光膜的研制

论述了在Ge基底上镀制8～11.5 μm红外长波通滤光膜.通过对Ge基底和Ge、ZnS膜料的色散计算,优化膜系设计,进行工艺实验以及膜层的光学及耐环境实验,制备出满足应用条件的红外长波通滤光片,并已批量生产.     

高损伤阈值CaF2窗口红外宽带增透膜研制

详细讨论了高功率DF化学激光器所用高损伤阈值CaF2窗口红外宽带增透膜的镀膜材料选取,多层减反射膜的优化设计与制备技术以及元件性能的测试结果.在分析比较多种镀膜材料性能基础上,选择ZnS/YbF3两种材料的组合,用光控极值法控制膜层厚度,采用电子束沉积技术得到了在3.4～4.2 μm的波长范围内平均透过率大于99%的宽带增透膜,该膜层能承受200kW的激光功率输出,且具有很好的机械特性,膜层附着牢固不脱落.(OH7)     

脉冲激光沉积类金刚石膜红外增透技术研究

针对传统方法制备类金刚石(DLC)膜存在的3～5μm波段红外透过率低这一难题,采用飞秒脉冲激光沉积(PLD)法在红外材料硅基底上镀制DLC膜.重点考查了靶材与基片的间距、背景气压、激光单脉冲能量、负偏压、温度以及掺硅量等工艺参数对其透过率的影响,经过大量的实验与优化分析,总结出一套有效的脉冲激光沉积DLC膜工艺来制备优良的光学保护增透膜.相比传统工艺,大大提高了3～5μm波段的平均红外透过率,在硅基底上单面镀制DLC膜的最高红外透过率达到了68.2%,与理论最高值的68.7%仅相差0.5%.     

空间光通信系统三波段滤光膜的研究

空间激光通信常采用干涉截止滤光膜对不同波段的光谱进行分光。着重介绍了近红外三波段光学滤光片的研究与制备。根据膜系设计理论,分别选择TiO2和SiO2作为高、低折射率材料,借助膜系设计软件设计优化了合理的膜系,实现了770～860nm及1530～1575nm光谱范围双波段的高透过和1615～1700nm波段的高反射。采用电子枪离子辅助沉积系统进行制备。优化工艺参数,通过调整补偿挡板使膜厚均匀性控制在3%以内。虽然制备膜层较厚,但经检测其光学性能、机械性能及耐环境能力均满足使用要求。用轮廓仪检测所制备膜层的面形,其峰谷值变化达到预期要求。     

锗光学零件8～11.5μm高效高稳定性减反射膜研究

文中讨论了用于锗上的高效高稳定性宽带红外减反射膜的设计及制备，其特点为：（１）采用了吸收较大但膜层稳定性好的膜料以保证其性能；（２）运用等效折射率理论进行膜系设计，从而保证满意的光学性能。     

锗基底3～5μm和8～12μm双波段红外增透膜研究

文中简要叙述了双波段(3～5μm 和8～12μm) 红外增透膜的膜料选择以及锗基底上红外双波段增透膜的设计与镀制,介绍了离子束辅助沉积技术制备该薄膜的过程。提出了采用脉冲真空电弧离子镀技术镀制无氢类金刚石膜作为红外增透膜的保护膜,并讨论了镀制类金刚石膜后,镀膜元件的光谱特性。     

红外探测器光学系统滤光膜的研制

为了提高红外探测器的灵敏度,针对红外探测器元件滤光膜的技术要求,采用Si和YbF3的膜料组合,依据薄膜理论,设计干涉截止滤光膜,满足了3个波段对光学性能的要求,并且在实际制备过程中优化了工艺参数,包括温度、蒸发速率以及离子源辅助沉积参数。通过多次实验研究,对设备的本身误差进行分析修正,提高了膜层厚度控制精度,在蓝宝石基底上成功镀制了1 064 nm透射率为91.5%、1 200～2 900 nm平均反射率大于97%、3 000～5 000 nm平均透射率为93%的3波段干涉截止滤光膜,给出了综合测试结果和实测光谱曲线。