[發明專利]近中紅外光學波段大角度入射多波段高反射膜的制備方法

在審

• 申請號: 201410853658.7
• 申請日: 2014-12-31
• 公開（公告）號: CN104593734A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 王平秋;張玉東;楊柳;于清;代禮密;林莉;吉林;陳蔚
• 申請（專利權）人: 西南技術物理研究所
• 主分類號: C23C14/30
• 分類號: C23C14/30;C23C14/08;C23C14/06;C23C14/58;G02B1/10
• 代理公司: 成飛(集團)公司專利中心 51121
• 代理人: 郭純武

技術領域

本發明是關于鍍制光學薄膜的方法，更具體地說，本發明是一種關于石英基底近紅外(1.064um)和中紅外(3um～5um)光學波段高質量大角度入射的多波段高反射膜的鍍制方法。

背景技術

高反射膜作為光學薄膜的一種，廣泛應用于各種光學和紅外元器件、太陽能電池以及大功率激光系統中。目前已有很多不同類型的高反射膜能滿足光學和紅外技術領域的部分實際應用。而更廣泛的實際應用對高反射膜綜合性能的要求不斷提高。目前公知的應用非常廣泛的高反射鍍膜，一般都是使用金屬(如金、銀、鋁等)或金屬與介質材料或半導體材料(如硅、鍺等)來進行高反射膜的鍍制。由于紅外使用條件所限，因此不能直接應用于激光和紅外制導技術等特殊要求的光學設計，不能滿足激光和紅外制導中多波段高反射率的要求。

由于上述光學波段的高反射膜不僅要求膜層要非常牢固地鍍制覆蓋在一個石英光學玻璃基底上，還要具有防止在空氣中繼續潮解的保護功效，而且使用波段的入射角指標要求達到45°。然而現有技術中凡涉及紅外的寬波段高反射膜可選用的紅外膜料品種少，膜系設計和工藝難度很大。且目前現有的紅外光學鍍膜技術只能選用諸如：ZnS、ZnSe、YbF₃、LiF、MgF₂、ThF₄、BaF₂、AlF₃、CaF₂、Si和Ge等材料做鍍膜材料，才能保證膜層牢固。常規膜層在潮濕環境中使用和放置，表面與空氣水分的接觸，高反膜的透過率和抗水能力會逐漸下降，膜層的抗激光損傷能力逐漸降低，不能在野外惡劣環境長久使用。

現代空間技術的迅速發展，使得紅外光學儀器的應用越來越廣泛，如紅外成像傳感器、紅外激光器等。3um～5um波段是重要的大氣窗口，也是紅外探測器的主要工作區域，該波段激光對煙塵等惡劣環境穿透能力較強，因而紅外光學薄膜對控制紅外探測器的性能非常重要。紅外光學薄膜的透過率/反射率和抗激光損傷閾值是系統設計的重要指標，因此，改進薄膜制備工藝，提高3um～5um波段透過率/反射率、抗激光損傷閾值和膜層牢固度是目前亟待解決的關鍵問題。

發明內容

為了克服目前常規高反射鍍膜技術僅限于使用金屬或金屬+介質材料鍍制紅外波長范圍的高反射膜的缺陷，本發明提供一種膜層堅硬牢固，性能優良，抗激光損傷能力強，野外惡劣環境使用長久，能夠滿足石英基底近紅外和中紅外光學波段高質量大角度入射的多波段高反射膜的制備方法。

本發明的上述目的可以通過以下措施來達到：本發明提供的一種近中紅外光學波段大角度入射多波段高反射膜的制備方法，其特征在于包括以下鍍制工藝步驟：

(1)以G為石英玻璃材料為基底，L為Al₂O₃膜料，H為ZnS膜料，Air為折射率N_A＝1的空氣介質，膜系參考波長λ_c＝800nm；以隔絕石英玻璃材料表面與空氣水分接觸的硬質防潮膜層，采用膜系設計公式：

G/0.2L1.3046H1.5386L1.3867H1.4427L1.4299H1.489L1.334H1.5283L1.4085H1.3947L1.4859H1.4534L1.3168H1.625L1.292H1.4612L4.2291H7.2759L4.2232H4.5239L4.307H7.1105L4.4724H5.6527L4.7646H6.5785L/Air計算每層膜的光學厚度值，并按光學厚度值順序列表格，將上述H、L膜料依次放入鍍膜機真空室的電子槍蒸發源坩鍋內備用。

(2)在鍍膜基底超聲波清洗工藝中，用清洗液清潔被鍍基底，吹干，放入真空室抽真空待鍍。

(3)加溫烘烤基底，在真空環境下，在30℃～200℃范圍內逐漸升溫烘烤；

(4)在光學膜層粘接打底工藝和應力匹配工藝中，根據前述膜系設計公式計算出的各層膜的光學厚度值和表格順序，將Al₂O₃和ZnS兩種膜料依次放入旋轉速率為100～120轉/分鐘的旋轉電子槍蒸發源坩鍋中，然后用光學真空鍍膜機按所述步驟(1)的公式列表順序和厚度值完成鍍膜；

(5)在離子源輔助蒸鍍工藝中，用離子源在鍍膜前和鍍膜過程中轟擊基底，一直讓其產生的離子束轟擊基底到鍍膜完成。

(6)在高低溫退火工藝中，將鍍完膜的球罩在真空室自然冷卻到室溫后進行退火處理。

本發明相比于現有技術具有如下有益效果。