[發(fā)明專利]一種大角度入射紅外硬質(zhì)保護(hù)薄膜光學(xué)窗口

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010947461.5
• 申請(qǐng)日: 2020-09-10
• 公開（公告）號(hào): CN112068227B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉華松;姜玉剛;楊霄;白金林;孫鵬;何家歡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津津航技術(shù)物理研究所
• 主分類號(hào): G02B1/14
• 分類號(hào): G02B1/14;G02B1/115
• 代理公司: 中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán)公司專利中心 11011
• 代理人: 劉二格

本發(fā)明屬于光學(xué)薄膜技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種大角度入射紅外硬質(zhì)保護(hù)薄膜窗口，通過(guò)在Si基底一面設(shè)計(jì)大角度入射紅外減反射硬質(zhì)保護(hù)薄膜，其中選擇高硬度的Si₃N₄薄膜作為最外層保護(hù)薄膜，在另一面設(shè)計(jì)大角度入射紅外減反射薄膜，能實(shí)現(xiàn)高透過(guò)率、高硬度(20GPa)、大角度工作范圍(0°?70°)的紅外硬質(zhì)保護(hù)薄膜窗口的設(shè)計(jì)。結(jié)果表明，本發(fā)明將大大提高紅外硬質(zhì)保護(hù)薄膜窗口在不同入射角度范圍內(nèi)的性能，對(duì)于大角度入射高性能紅外硬質(zhì)保護(hù)薄膜窗口的離子束濺射制備具有重要的作用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)薄膜技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種大角度入射范圍紅外硬質(zhì)保護(hù)薄膜光學(xué)窗口的設(shè)計(jì)，具體涉及一種工作波段3700-4800nm、工作角度0°-70°的新型紅外硬質(zhì)保護(hù)薄膜窗口設(shè)計(jì)。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)信息化、網(wǎng)絡(luò)化、空天化的發(fā)展，戰(zhàn)機(jī)和導(dǎo)彈等高速飛行器的紅外探測(cè)成像裝置的生存環(huán)境越來(lái)越惡劣。多功能一體化的紅外光學(xué)窗口是紅外探測(cè)成像技術(shù)發(fā)展中的瓶頸技術(shù)。為滿足現(xiàn)代復(fù)雜、惡劣的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中武器的應(yīng)用需求，在對(duì)光學(xué)窗口材料性能篩選評(píng)測(cè)的基礎(chǔ)上，必須通過(guò)使用光學(xué)薄膜技術(shù)提高光學(xué)窗口的大角度入射范圍時(shí)的光學(xué)特性和力學(xué)防護(hù)特性。

現(xiàn)階段，改進(jìn)光學(xué)元件的大角度入射光學(xué)特性的方法主要是在元件表面制備高性能的大角度入射增透膜，目前的研究大多集中于60°以下的增透膜，對(duì)于入射角達(dá)到70°以上的增透膜未見(jiàn)報(bào)道。此外，當(dāng)前的研究單一針對(duì)薄膜的光學(xué)特性進(jìn)行優(yōu)化，并沒(méi)有結(jié)合薄膜的多功能性和穩(wěn)定性提出合理的設(shè)計(jì)方案。

近年來(lái)，納米復(fù)合膜和納米多層膜是納米結(jié)構(gòu)薄膜中人們重點(diǎn)研究的兩個(gè)方向，眾多的科研工作者在實(shí)驗(yàn)方面做出了很多重要的貢獻(xiàn)期待能夠合成出性能優(yōu)異的納米薄膜材料。而由于無(wú)定形態(tài)的Si₃N₄是一種重要的結(jié)構(gòu)材料，它具有硬度高、彈性模量大，本身具有潤(rùn)滑性，表面摩擦系數(shù)小、耐磨損等特點(diǎn)，所以常被用作耐磨材料。同時(shí)它還具有耐高溫、熱膨脹系數(shù)小、導(dǎo)熱系數(shù)大、抗熱震性好，以及耐腐蝕、抗氧化等優(yōu)點(diǎn)。所以Si₃N₄薄膜在硬質(zhì)保護(hù)薄膜方面具有很大的應(yīng)用前景。

綜上所述，目前關(guān)于高透過(guò)率、高硬度、大工作角度范圍的紅外硬質(zhì)保護(hù)薄膜窗口的設(shè)計(jì)和制備還未見(jiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

(一)發(fā)明目的

本發(fā)明的目的是：設(shè)計(jì)一種大工作角度范圍下高性能紅外硬質(zhì)保護(hù)薄膜窗口，通過(guò)采用在Si基底一面設(shè)計(jì)大角度入射紅外減反射硬質(zhì)保護(hù)薄膜，另一面設(shè)計(jì)大角度入射紅外減反射薄膜，從而實(shí)現(xiàn)高透過(guò)率、高硬度、大工作角度范圍的紅外硬質(zhì)保護(hù)薄膜窗口。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種大角度入射紅外硬質(zhì)保護(hù)薄膜光學(xué)窗口，一種大角度入射紅外硬質(zhì)保護(hù)薄膜光學(xué)窗口，其包括：基底，基底一面形成有大角度入射紅外硬質(zhì)保護(hù)薄膜FilmA，膜系結(jié)構(gòu)為Sub/(H L)^m M/Air，參考波長(zhǎng)為λ₁，m為2～10，λ₁為1000nm～5000nm；基底另一面形成有大角度入射紅外減反射薄膜Film B，膜系結(jié)構(gòu)為Sub/(H L)^n/Air，參考波長(zhǎng)為λ₂，n為2～10，λ₂為1000nm～5000nm；其中，大角度指入射角在0°～70°，H為高折射率薄膜材料，L為低折射率薄膜材料，M為硬質(zhì)保護(hù)薄膜最外層薄膜材料。

本發(fā)明還提供一種大角度入射紅外硬質(zhì)保護(hù)薄膜光學(xué)窗口的制備方法，其包括以下步驟：

S1：確定基底、硬質(zhì)保護(hù)薄膜最外層薄膜材料和高、低折射率薄膜材料；

S2：確定高低折射率薄膜材料和高硬度保護(hù)薄膜材料的光學(xué)常數(shù)；