硫化锌窗口上CVD法制备金刚石膜的研究进展

金刚石具有优异的红外透过性能,可作为硫化锌红外窗口的保护膜。但由于CVD金刚石的沉积过程会刻蚀硫化锌衬底,导致在窗口表面直接生长金刚石膜比较困难。本文主要综述了近年来通过添加过渡层沉积金刚石薄膜的方法和光学焊接金刚石厚膜的方法来增强硫化锌窗口的性能,并介绍了CVD金刚石膜的光学应用及其目前所存在的问题,最后对未来CVD金刚石膜发展的方向作出了展望。     

金刚石-硫化锌复合窗口的弹性应变研究

对于金刚石－硫化锌复合红外光学窗口,结构中存在的热应力和挠曲度的大小对其可靠性有很大的影响。利用弹性应变模型研究了在光学焊接中不同粘接温度和金刚石厚度下金刚石－硫化锌复合窗口将发生的最大应力、曲率和衬底到边缘的挠曲率。计算结果表明,当膜厚在极值附近时,复合结构明显弯曲、ZnS表面的应力极大;如何粘接温度较高,复合结构将严重变形,ZnS中所受的应力可能会超过其自身的断裂强度。当对金刚石－硫化锌复合红外窗口设计时,了解结构中存在的热应力和挠曲度的大小是很有用的。     

光学窗口用低应力类金刚石薄膜

类金刚石(DLC)薄膜自身具备较好的光学性能,从而在红外光学窗口具有极大的应用前景,但其残余应力决定了薄膜的稳定性。基于射频磁控溅射技术,在双面抛光Si (100)基底上,采用射频功率350 W、本底真空2.0×10^-7Pa、溅射气压7.1×10^-3Pa、氩气流量50 mL/min等工艺,沉积厚度为2.5785μm、残余应力为0.9 GPa的DLC薄膜,膜基结合力良好。Raman光谱测试显示薄膜具备DLC薄膜特性。轮廓仪测试的S_q为0.957 nm,样品表层较为平滑。利用剥离法,用3M胶带检测薄膜附着力等级达到3B,未出现薄膜脱离现象。     

金刚石光学窗口钎焊使用钎料研究现状

随着科技的迭代升级,对高性能光学窗口的需求日益凸显,金刚石光学窗口在电子、信息、航天等领域具有巨大的应用前景。目前金刚石窗口面临着性能要求高、连接难度大、传统钎焊材料难以满足需求的难题。本文对CVD金刚石光学窗口钎焊研究现状和发展趋势进行了论述,从金刚石使用的钎焊材料着手,分别介绍了Ni基、Cu基、Ag基3种不同类型的钎焊材料在金刚石钎焊中的应用现状。对Ag基钎料钎焊金刚石光学窗口过程进行了重点阐释,概述了添加不同种类合金成分的Ag基钎料对钎焊过程中组织形成及焊缝性能的影响,并探讨了单步及多步降熔法对减轻银铜基钎焊接头应力集中的作用机制。分析了Ni基与Cu基钎料因钎焊温度较高而容易产生严重的石墨化问题以及因存在较大的残余应力而不适用于窗口钎焊的原因,总结了不同钎料及钎焊工艺在窗口钎焊过程中存在的问题。最后探讨了目前Ag基钎料在钎焊金刚石窗口过程中仍存在的问题并提出了解决方案,并对金刚石窗口钎焊连接的未来发展进行了展望。     

空间光学窗口的热光学灵敏度分析

在试验测点温度值的基础上,利用Zernike多项式拟合出玻璃表面的温度分布,对特定的周向、径向、轴向温差和温度水平,进行窗口外玻璃热弹性分析,把节点的热变形拟合为Zernike多项式并代入ZEMAX软件求得系统波前误差的RMS。分析结果表明,在温度变化相同时,窗口外玻璃的周向温差对系统波差影响最大。     

光学元件检测技术的研究

介绍了光学非球面加工精磨阶段和抛光阶段的检测技术、柱面镜面形的测量方法、超高精度球面面形的测量方法和光学元件参数的高精度测量技术。     

由红外透过谱确定金刚石膜的光学常数及相关因素

结合金刚石膜的具体情况,考虑到色散效应、膜的微结构、表面粗糙度及样品中自由载流子和C-H的吸收等多种因素对红外透过谱的影响,在无吸收单层膜透过率模型的基础上进行了修正,给出了自支撑金刚石薄膜透过率的数学模型.并对不同制备方法和工艺参数下沉积的金刚石膜的红外透过谱用Levenberg-Mar-quardt算法进行非线性最小二乘拟合,从而确定出样品的红外光学常数和其它影响透过率的因素.这些结果对正确分析金刚石薄膜的红外光学性质是很重要的.     

CVD金刚石的高温氧化及其保护

化学气相沉积(CVD)金刚石具有优异的机械、光学和热学性能,成为高速长波红外窗口的首选材料,但是当高速飞行时,由于空气动力加热会产生很高的温度而使其迅速遭受氧化,甚至完全失效.简要概述了CVD金刚石高温氧化现象及机理、抗氧化保护的最新研究进展.     

遗传算法用于衍射光学元件的优化设计

提出了一种基于遗传算法的衍射光学元件优化设计方法;在衍射光学元件设计中遗传算法运行参数对遗传算法性能有一定的影响:采用较大的群体规模,遗传算法越容易获得最优解;交叉算子越大,遗传算法全局搜索能力越强;选择算子对遗传算法的影响不是太大;如果要进一步提高解的精度,可选取较大的终止代数。数值计算结果表明,用遗传算法优化设计的衍射光学元件,其误差小于 5.2%,衍射效率达到 91.2%。遗传算法很适合衍射光学元件的优化设计。     

激光起爆器光学窗口的研究

文章设计了平面透镜、单凸透镜、双凸透镜组及格林透镜等几种光学窗口,并通过发火试验详细讨论了几种窗口的优劣。研究结果表明,自聚焦透镜发火阈值要远低于其它光学透镜结构发火能量,是目前最为理想的窗口透镜。     

红外与雷达隐身涂层激光后向散射特性

研究了红外与雷达波隐身涂层的激光后向散射特性。研究结果表明:涂层的红外辐射率越小,激光后向反射率越大。从目标战术应用上考虑,通过对目标进行合理的迷彩图案设计,有可能实现红外与激光隐身兼容;从隐身原理和材料设计来考虑,完全可以做到雷达与激光隐身兼容;通过涂层表面结构微孔化,可使涂层激光后向反射率大大下降,而不影响雷达波隐身性能。      

新型光学纤维材料的研究

介绍了各类新型光学纤维即红外光学纤维、聚合物光学纤维、液芯光学纤维、激光光学纤维及传感光学纤维材料及其研究进展。     

氧氟玻璃及其微晶玻璃的研究进展

介绍了氧氟玻璃的基本概念、性能特点和氧氟玻璃的成分、分析方法和性能方面的研究进展及其在红外光学材料和高能激光窗口等方面的应用,系统介绍了用作激光工作介质的掺稀土氧氟微晶玻璃的研究概况,探讨了氧氟玻璃和氧氟微晶玻璃开发研究中存在的问题和发展方向,认为氧氟玻璃在红外光学材料和高能激光窗口方面具有巨大的发展潜力和应用前景,氧氟微晶玻璃是高功率的激光工作介质的优良材料.     

用激光法合成纳米金刚石

使脉冲激光与石墨粉在空气中相互作用,并对其氧化提纯．对产物进行的显微激光拉曼光谱（Raman）与高分辨电子显微镜（HRTEM）分析表明,产物中含大量纳米金刚石颗粒,其尺寸为5nm左右,且具有较多的晶体缺陷和残余内应力．提出了石墨转变为金刚石纳米晶的机理：在脉冲激光产生的高温高压的条件下,具有石墨结构的原子团发生快速滑移切变,形成立方金刚石晶核,碳等离子体中高化学活性的碳粒子集团使金刚石晶核迅速长大,形成金刚石微晶．     

脉冲激光诱导液—固界面反应制备金刚石纳米晶

采用液体水中激光熔蚀固体石墨靶的方法,制成晶形较好的六方金刚石相和立方金刚石,还观察到一种柱状纳米金刚石晶体。