[發(fā)明專利]一種鍺基底寬光譜紅外增透光學窗口

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810322890.6
• 申請日: 2018-04-11
• 公開（公告）號: CN108627889B
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設計）人: 趙中亮
• 申請（專利權）人: 上海歐菲爾光電技術有限公司
• 主分類號: G02B1/115
• 分類號: G02B1/115
• 代理公司: 北京盛凡智榮知識產(chǎn)權代理有限公司 11616
• 代理人: 梁永昌

本發(fā)明公開了一種鍺基底寬光譜紅外增透光學窗口，該光譜紅外增透光學窗口增透膜使用了鍺(Ge)、硫化鋅(ZnS)和氟化鐿(YbF3)為不同折射率的膜層材料，鍺基底上的一種長波紅外增透膜，其結構為：在基底(2)的一面沉積正面膜系(1)，在基底的另一面沉積結構相同的反面膜系(3)。使用離子源輔助沉積與合適的基底烘烤溫度等特定工藝條件，在基底的兩個表面分別沉積8層非規(guī)整的膜層。該增透膜元件可以使得在7.5～14.0μm區(qū)間具有良好的透光效果，平均透過率＞96％。Ge晶體是一種優(yōu)質的高折射率紅外材料，廣泛應用于各種紅外濾光片，該增透膜可以有效提高非制冷紅外焦平面探測器的光學效率，在寬光譜應用方面呈現(xiàn)出明顯優(yōu)勢。

技術領域

本發(fā)明涉及紅外光學薄膜技術，具體涉及一種鍺基底寬光譜紅外增透光學窗口。

背景技術

增透膜又稱減反膜，在光學元件中，由于元件表面的反射作用而使光能損失，為了減少元件表面的反射損耗，常在光學元件表面沉積透明介質薄膜，使得元件達到減反增透的效果。最初的增透膜是通過在元件表面沉積單層增透薄膜材料實現(xiàn)的，這只能對單一特定波長的電磁波增透。為了在更大范圍內和更多波長實現(xiàn)增透，可以利用沉積多層膜來實現(xiàn)。隨著對增透膜的研究經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)了更多的可以作為增透膜的材料，同時由于鍍膜技術的發(fā)展，增透膜的應用廣泛涉及工業(yè)、農業(yè)、科研等多個行業(yè)。

電磁波輻射在大氣傳輸中透過率較高的波段稱為大氣窗口。8～14μm是很重要的熱紅外窗口，透過率約80％，主要來自物體熱輻射的能量，適于夜間成像，測量探測目標的地物溫度。鍺具有優(yōu)良的紅外光學特性和物理特性，由于鍺晶體在大氣中對2～14μm波段具有高而均勻的透明性，是紅外熱像儀理想的窗口，其大規(guī)模應用于偵查和警戒的夜視儀和熱成像儀等領域，在紅外光學領域具有不可替代的地位。

鍺的折射率很高(n＝4.0)，因此鍺光學元件的界面損失非常大，透過率僅為50％左右，嚴重影響光學性能，特別是紅外光學性能，因此需要制備紅外增透膜來改善鍺的紅外光學透過性能，這對提高探測器的響應尤為重要。

發(fā)明內容

本發(fā)明目的是提供了一種鍺基底寬光譜紅外增透光學窗口，可以使用在紅外熱成像設備中以減少反射損耗，增強信號強度，提高探測器響應。

本發(fā)明的技術方案是：一種鍺基底寬光譜紅外增透光學窗口，包括在基底(2)一面沉積正面膜系(1)，在基底另一面沉積結構相同的反面膜系(3)，其特征在于：

所述的正面膜系(1)的膜系結構為：

基底/0.316H 0.360M 0.465H 0.887M 0.339L 0.136M 0.603L 0.145M/空氣；

所述的反面膜系(3)的膜系結構為：

基底/0.316H 0.360M 0.465H 0.887M 0.339L 0.136M 0.603L 0.145M/空氣；

式中，H表示一個λ₀/4光學厚度的Ge膜層；M表示一個λ₀/4光學厚度的ZnS膜層；L表示一個λ₀/4光學厚度的YbF3膜層；λ₀為中心波長；H、M和L前的數(shù)字均為膜層的厚度比例系數(shù)。

由于本發(fā)明增透膜的增透波段范圍較寬，故采用8層膜系結構并使用YbF3提高透過率，使得在7.5～14.0μm的范圍內都得到良好的增透效果。

本發(fā)明由于增透光譜區(qū)域內包含水汽吸收區(qū)，為了降低影響，薄膜沉積擬采用離子束輔助沉積方式，選擇適當?shù)年枠O電壓和陰極電流，可以有效地降低水汽吸收影響。