[發明專利]一種3-12μm ZnS基底光學紅外增透膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201810009762.6
• 申請日: 2018-01-05
• 公開（公告）號: CN108330440B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 孫建坤;羅玉萍
• 申請（專利權）人: 昆明凱航光電科技有限公司
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/18;C23C14/30;C23C14/22;C23C14/34;G02B1/115
• 代理公司: 蘇州中合知識產權代理事務所(普通合伙) 32266
• 代理人: 龍濤

本發明公開了一種3?12μm ZnS基底光學紅外增透膜及其制備方法，該學紅外增透膜鍍制在ZnS光學零件表面，結構包括第一層膜、第二層膜和第三層膜，其中第一層膜鍍制在ZnS表面，第一層膜為Ge膜、ZnSe膜或Si中的一種，第二層膜為YF₃膜或YbF₃中的一種，第三層膜為DLC膜。解決了鍍膜沉積難度、附著性和高的透射比無法兼顧的問題，合理控制膜層厚度，使膜層具有高透過率的同時又具備較強的硬度。

技術領域

本發明涉及提高3-12μm ZnS基底光學紅外增透膜硬度的方法。

背景技術

隨著軍用紅外光學儀器的發展，對紅外光學鍍元件耐環境性能的要求越來越高，如機載、艦載及坦克紅外成像系統中的前置窗口或整流罩。一方面要求光學鍍膜元件能經受惡劣環境的考驗，另一面還要保持其光學性能不變。因此，就需要增透膜具有高硬度的同時又具有較高的透過率。

隨著現代光學技術的發展，探測系統越來越多地要求工作于寬波段的紅外區，就使得具有高透射率、寬光譜覆蓋范圍、可靠性，能夠工作于惡劣的陸地及空間環境的高性能紅增透膜的研制成為必要。由于在紅外區能夠具有與ZnS折射率匹配而又能滿足牢固度高和透光區寬、吸收小等方面要求的材料很少，我們在材料選擇受限的情況下，著重在解決牢固度問題上做了詳細的研究。工程任務要求所鍍制的薄膜不開裂、不起皺、不脫膜，并且復測光學性能不變，這也正是現代光學系統尤其是應用于特殊環境的光學系統發展中對光學薄膜牢固度要求的一個趨勢，最簡單的增透膜是在玻璃表面上鍍一層低折射率的薄膜。現階段研究的紅外增透膜主要集中在3-5μm，8-12微米波段，而3-12微米恰是航空遙感波段信息較為集中的一個波段，也是許多探測器必須使用的一個波段。ZnS的透光波段為1-13μm而成為寬波段窗口的首選材料，其具有高透過率、高強度、耐風蝕雨蝕能力等優點，使其成為飛行器窗口、球罩及廣角鏡片的理想材料。

盡管CVD ZnS的透過率達到60％以上，但若紅外光學元件不鍍增透膜，則光線會在未鍍增透膜的各種光學元件上產生多次反射，會在光學系統焦面上形成回波和閃光，產生幻象和光暈，從而降低像的對比度，使成像模糊，同時ZnS材料長期暴露在空氣中，長期與空氣水分接觸會加速光學元件氧化，縮減壽命。目前為止，能在在ZnS基底上鍍制紅外增透膜的單位較少，且直接在ZnS表面沉積難度大，同時，要在波段范圍內實現寬帶增透作用，其膜的幾何厚度應在100nm以上，但由于膜本身具有較大的內應力和一定的吸收，限制了膜能夠沉積的厚度和透過率，這一點在采用脈沖真空電弧離子鍛技術制備膜中表現的尤為突出，由于厚度小于1μm的離子鍍膜具有良好的附著力(牢固性)，這就使波段范圍內膜良好的附著性和高的透射比無法兼顧。

發明內容

本發明為了解決現有技術中的不足而提供3-12μm ZnS基底光學紅外增透膜，解決了鍍膜沉積難度、附著性和高的透射比無法兼顧的問題，合理控制膜層厚度，使膜層具有高透過率的同時又具備較強的硬度。

本發明的另一個目的是公開一種3-12μm ZnS基底光學紅外增透膜的制備方法及應用上述增透膜的ZnS光學零件。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種3-12μm ZnS基底光學紅外增透膜，鍍制在ZnS光學零件表面，該增透膜的結構為第一層膜、第二層膜和第三層膜，其中第一層膜鍍制在ZnS表面，第一層膜為Ge膜、ZnSe膜或Si中的一種，第二層膜為YF₃膜或YbF₃中的一種，第三層膜為DLC膜。

作為本發明所述的3-12μm ZnS基底光學紅外增透膜的一種優選方案，所述的第一層膜的厚度為λ/16-λ/2，第二層膜的厚度為λ/8-λ/2，第三層膜的厚度為λ/8-λ。

本發明同時公開了一種3-12μm ZnS基底光學紅外增透膜的制備方法，包括以下步驟：