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%.     

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。     

Ge基底7.5～11.5μm波段高性能红外增透膜的研制

为了提高Ge基底的红外光能量的透过率和膜层的机械强度,对Ge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合理的膜料选择、膜系设计和优化方法以及采用离子束辅助沉积技术沉积该膜系的过程.给出了离子束辅助沉积技术各工艺参数,以及在最佳参数条件下制备的7.5～11.μm波段宽带减反射膜单双面增透实测光谱曲线,其峰值透过率高达99.2%,在设计的波段范围内,平均透过率大于98%,膜层附着性能好,光机性能稳定,重复性好,能够通过GJB2485-95所规定的各项环境测试,并且光学性能没有明显的变化,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。     

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。     

低红外发射率TiO2/Ag/TiO2纳米多层膜研究

利用磁控溅射在玻璃衬底上制备了具有良好的光谱选择性透过率的TiO2/Ag/TiO2纳米多层膜.通过用X射线衍射、扫描电子显微镜、UV-VIS-NIR分光光度计、傅里叶红外光谱仪对样品进行表征,优化了薄膜的制备工艺,研究了多层膜的光学特性.结果表明,当Ag膜的厚度为12nm时,多层膜具有高的可见光透过率和优良的导电性能.样品在555nm波长处的透过率最高达93.5%,红外波段平均反射率为90%左右,8μm～14μm波段红外发射率ε＜0.2.Ag层厚度的增加使可见光高透过率波段变窄,透过率下降.内层及外层TiO2厚度的变化引起薄膜可见光透过峰的位置及强度发生变化,外层的影响高于内层.     

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。     

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。     

硒化锌基底3~12μm渐变折射率红外增透膜的设计

叙述了傅里叶合成方法的原理和该方法用于ZnSe基底3～12μm红外增透膜的设计.通过反傅里叶变换期望的光谱特性曲线得到渐变折射率膜层.用薄膜特征矩阵的方法计算细分成很薄的多层均匀膜层的光谱透过率曲线,构造了新的Q函数和用逐次近似的方法修正膜层的折射率轮廓图,能有效地减小与期望透射率曲线的偏差.再给膜层加上五次方多项式匹配层与空气和基底两侧界面相匹配.所得渐变折射率增透膜在设计波段平均透射率达到95%.     

宽波段窗口材料透明尖晶石的透过性能

透明尖晶石陶瓷(TMAC)材料具有耐高温、耐腐蚀、较高的硬度和机械强度等优点,透过波段从紫外、可见、中波红外到微波,是性能优异的宽波段窗口材料,能够满足不断发展的光电系统对窗口材料的多重要求,且有广阔的应用前景。对采用热压烧结结合热等静压工艺制备出的TMAC材料进行了透过性能研究,分别对可见和红外波段镀制了增透膜,测试了不同入射角的红外透过率,并根据入射角的不同镀制了增透膜,测试了镀制金刚石膜后的透过率,并对毫米波波段的透过率做了初步测试和仿真,分析了不足和未来的研究方向。     

微柱透镜自由立体前投影显示亮线的产生原因及消除方法

主要研究并设计了消除自由立体前投影显示亮线的增透膜系。分析了显示亮线产生的原因,该亮线是由微柱透镜表面的反射造成的。选用Ta2O5和SiO2设计了13层高硬度和高透过率的增透膜。三者的热膨胀系数基本一致,避免了膜层的断裂。该膜系的SiO2膜层总厚度大于1μm,大大提高了增透膜的耐摩擦性。Ta2O5膜层总厚度只有33.1nm,大大减少了高温蒸发时间,避免了PMMA板材的高温变形。镀膜后透镜板在可见光波段透过率理论最高可达98%左右,消除了表面反射亮线,大大提高了柱镜板的透过率。     

ZnS上HfON保护膜及增透膜系的制备和性能研究

用氮氧化铪薄膜作为CVDZnS衬底的保护膜、由YbF3和ZnS组成的增透膜系分别在CVDZnS的两面制备了保护膜和增透膜,研究了镀膜前后CVDZnS在8~12 μm波段的光学性能,单面镀制增透膜之后CVDZnS在此波段的平均透过率由未镀膜前的74%提高到了82%,峰值透过率大于83.5%。在CVDZnS上镀制HfON保护膜后,其8~12 μm波段透过率没有明显的降低,同时硬度测试表明HfON薄膜的硬度约为11.6 GPa,远大于衬底CVDZnS的硬度。胶带实验和泡水试验表明,制备的保护膜和增透膜均和衬底有     

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)     

ZnSe窗口10.6 μm红外增透膜的研究

设计了ZnSe材料为基底10．6μm红外增透膜。低折射率膜材为BaF2,高折射率膜材为ZnS,计算出它们各自的光学厚度。对ZnSe零件镀膜后的透过率和牢固性等性能测试表明,其光学性能和牢固性皆优。     

硒化锌基底7. 8～10. 6μm波段增透膜

文中介绍了研制的7. 8～10. 6μm的长波红外增透膜,平均透射率大于98%。通过材料选择,合理的膜系设计,离子辅助技术和温度筛选等多种改进工艺,研制出可靠性和光谱特性皆优的ZnSe长波红外增透膜,达到了GJB2485295光学薄膜通用规范要求。     

透明尖晶石陶瓷的透过性能研究

采用高纯、超细的尖晶石粉末作为起始原料,用真空热压烧结结合热等静压法制备出透明尖晶石陶瓷制品,制品抛光后在3～5 μm波段的透过率最高达到86%以上.通过酸碱腐蚀和高温退火对材料进行耐腐蚀和耐高温性能研究.实验结果表明,该工艺制备的透明尖晶石陶瓷有较好的耐酸碱腐蚀性能和耐高温性能.通过镀膜可提高制品中波红外透过率,单面镀增透膜后制品3～5 μm透过率最高可到92%.结合其他性能数据,简要介绍透明尖晶石陶瓷已经取得的应用和在基片、窗口材料等方面潜在的应用.     

红外宽带增透膜系的设计与分析

依据等效多层膜的概念设计了红外宽带增透膜系,利用一种膜系自动设计的方法——随机优选法——对宽带膜系实现最优化。提供了锗衬底在8～14μm和2～14μm波长区的设计实例与实验结果。     

6．4-15μm宽带增透膜的设计与制作

红外增透薄膜在航天遥感中有着重要作用.使用了Ge、ZnS、YF33种材料,采用Refinem ent计算机辅助设计的方法,在Ge透镜上研制了6.4~15μm的长波红外增透膜.结果表明:所研制的红外增透膜性能优于光机系统的要求,并在15μm处的透过率达到79%.     

GexC1—x薄膜在红外增透保护模系设计和制备中的应用

用磁控反应溅射（ＲＳ）法制备出ＧｅｘＣ１－ｘ薄膜,它的折射率可在１．６～４．０之间变化,设计出没厚度的ＧｅｘＣ１－ｘ均匀增透膜 非均匀增透膜系,并在ＺｎＳ基片上制备出ＧｅｘＣ１－ｘ均匀增膜系,设计结果表明,均匀膜系实现某－波段范围内增透,非均匀膜系能实现宽波段增透;当厚度增加时,均匀增透膜系的透过率曲线变得急剧振荡,非均匀膜系的透过率曲线变得更为平滑,且向长波段扩展,实现结果表明,在８～１１．５μ