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。     

离子源辅助红外探测器窗口减反膜的制备

硫化锌(ZnS)作为红外探测器窗口广泛地应用于红外技术中,为了提高ZnS在7~12 μm 使用波段的光学透过率和机械强度,选择YF₃和YbF₃两种红外低折射率膜料分别与ZnS进行匹配,设计并在离子源的辅助下制备出了两种该波段的红外减反膜,并进行了性能的对比。结果显示两种膜系在要求范围内都达到了平均90%的光学透过率,但是YF₃-ZnS减反膜的机械强度相比YbF₃-ZnS减反膜较差。     

中红外3.9 μm长波通截止滤光膜研制

以薄膜光学和激光红外技术为背景,介绍了3.9 μm长波通截止滤光膜的用途、设计与制备方法。基于波动光学原理,首先分析了滤光膜设计方面的难点,其次讨论了薄膜选材、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、透过率高、光洁度与附着力良好的薄膜。目前相关的技术应用在中红外系统中有效改善了信噪比和响应度。     

硫化锌基底可见-红外多波段的光学薄膜

由于硫化锌(ZnS)晶体透光区域较宽,常被用于多波段可见与红外光学系统中。介绍了在ZnS基底上制备的多波段光学薄膜,在400~700nm的可见波段及8~12μm的中长波红外波段实现高透射率,在1064nm及1540nm两点实现高反射率,其入射角度为45°。选取了ZnS和YbF3作为高低折射率材料,设计并通过软件优化出合理的膜系,采用电子枪离子辅助沉积系统进行镀制。该薄膜能够承受雨淋、盐雾、高低温等环境测试,满足使用要求。这对于红外光学系统的应用具有极其重要的意义。     

多波段激光滤光膜的研制

针对光学仪器对多光谱光轴测试的特殊要求,采用电子束真空镀膜的方法并加以离子辅助沉积系统,通过对材料的光学特性、膜系设汁和监控厚度误差的分析,优化工艺参数,在多光谱ZnS基底上,成功镀制多波段激光滤光膜,实现了多波段光谱的分束.所镀膜层在30°角入射条件下,可见400～700 nm波长范围内平均透射率高于90%,1064 nm和1540 nm波长处的透射率都低于5%,在红外波长10.6μm透射率高于92%,并且解决了膜层牢固性问题,能够承受激光光源的照射和恶劣的环境测试,完全满足光学仪器的使用要求.     

用等离子体离子辅助沉积高性能红外增透膜

介绍了等离子体离子辅助沉积技术，用该技术制备了高性能的中红外增透膜，给出了该增透膜的光学性能和耐久性试验结果。     

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。     

可见与近红外激光通信系统光学滤光膜的研制

在空间光通信中,光学系统起着非常重要的作用,光学薄膜技术已成为制作光学元件的关键技术。对532、808、1064、1550nm激光工作的4个波段,选择Ti3O5和SiO2作为高低折射率材料,借助于膜系设计软件,采用电子束蒸发和离子辅助沉积的方法设计并制备了激光滤光膜。镀膜后的基片在808nm处的透射率大于90%,532、1064、1550nm处的反射率均大于99%。重点解决了808nm透射区半波孔的问题,通过对基片进行清洁、减少薄膜的吸收和进行真空退火等方法提高了膜层的激光损伤阈值。经过性能测试和评估,满足系统的要求。     

光通信用光纤端面截止滤光膜的研制

为了满足光通信中对光纤端面镀多层膜的特殊需求,分析了光纤端面镀制截止滤光膜所存在的难点问题,利用TFCalc薄膜设计软件,采用解析法设计了一个初始膜系,再结合梯度优化法对初始膜系进行优化处理,成功设计出具有较好光谱性能的光纤端面截止滤光膜的膜系,并对德国莱宝APS1104型镀膜机进行了内部结构和镀制工艺的改进,最终采用离子源辅助沉积进行低温镀制,获得了性能优良的光纤端面截止滤光膜。结果表明,在光纤端面镀制多层的截止滤光膜,虽然存在很多困难,但选择合适的膜系和镀制工艺,依然能获得符合实际要求的滤光膜。     

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。     

1064 nm激光平板偏振膜的研制

根据军用光学仪器的使用要求,在平板K9基底上镀制偏振膜,要求在56.4°角入射条件下,激光波长1064 nm处满足T_P>99%,T_S<1%,且膜层抗激光损伤阈值应≥600 MW/cm~2.采用电子束真空镀膜的方法并加以离子辅助沉积系统,通过选择HfO_2和SiO_2作为高低折射率材料,利用Macleod软件进行膜系设计与分析,采用LightRatioPeak光值比例法进行监控,优化工艺参数,减少监控误差,在平板K9基底上成功镀制符合使用要求的偏振膜.所镀膜层不仅满足光谱要求,且顺利通过膜层环境测试,完全满足军用光学仪器的使用要求.     

1064 nm光纤端面激光减反射膜的研制

针对导弹探测制导光源的特殊应用,通过对材料的选择、膜系的设计和工艺参数的优化,采用电子束真空镀膜及离子辅助沉积的方法,成功的在光纤端面为50μm的口径上镀制减反射膜。研究了膜层的应力匹配和低温镀膜时膜层的牢固性,并给出了光纤端面测试前后结果的实例对比图和曲线。在以YAG激光器为光源的系统中,当激光器的工作电流为2000 mA时,光纤的输出功率比未镀膜时提高了5%,能够承受激光光源的照射和恶劣的环境测试,达到了使用要求。     

薄膜红外探测器的研究

介绍了薄膜热电偶探测器的研究,讨论了薄膜热电偶探测器的结构对探测器响应特性的影响.     

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。     

可见与远红外分色滤光片的研制

分色滤光片对成像光谱技术起着重要的作用.本文介绍了一种多通道成像系统中使用的宽光谱分色滤光片,实现了在锗基底上45°倾斜使用时,将0.65～1.1 μm和8～12 μm光谱分成两束光.借助OptiLayer膜系设计软件,得到易于制备的膜系结构,经过多次实验,确定合理的工艺参数,最终得到了光谱性能和理化性能较好的分色片.     

高功率CO2激光薄膜的离子辅助镀工艺进展

真空蒸发镀膜技术已经应用了很多年，随着激光技术的发展，人们对激光薄膜尤其是高功率激光薄膜的质量要求越来越高，离子辅助沉积薄膜技术已被广泛用来作为一种改善光学薄膜特性的工艺手段。本文简单地介绍了这项技术的原理及国内外研究现状；总结了该技术的优、缺点；客观评价了该技术的应用前景；对该技术今后的研究方向提出了建议。     

紫外激光双波段高反射镜的研制

通过非线性光学频率变换的方式,1 064 nm YAG激光可获得355 nm、266 nm波长的激光。在此系统中工作的反射镜必须同时满足两个波段的高反射。根据薄膜设计理论选择合适的镀膜材料,采用电子束离子辅助沉积工艺,经过参数优化和反复试验,在石英基片上制备了355 nm反射率为97.9%,266 nm反射率为96.8%的双波段反射镜,且在紫外波段355 nm的激光损伤阈值为1.76J/cm2,266 nm为1.12 J/cm2。测试结果表明,此反射镜的各项性能满足使用要求。     

红外探测器用蓝宝石滤光片焊接工艺研究

针对某型号探测器组件上用的Al2O3蓝宝石滤光片与可伐冷头钎焊的成品率低、后期失效问题突出等问题展开研究,找到了影响滤光片焊接成品率的几个关键因素,并针对这些因素提出解决方案,并通过一系列环境试验验证其可靠性,大幅提升了宝石窗口密封焊接工艺成品率。