1 云南北方光学科技有限公司,云南 昆明 650217
2 昆明理工大学机电工程学院,云南 昆明 650500
As40Se60硫系玻璃基底沉积红外光学薄膜存在牢固性不足的缺点,以膜层牢固性为研究对象来解决膜层附着力问题。首先选择了合适的膜层材料,完成了膜系的设计及优化;然后以沉积温度为影响因素进行单因素实验,研究了ZnS连接层的镀制工艺和残余应力,采用无离子源辅助的办法降低了连接层的残余应力,提高了膜层附着力;最终解决了较高温度下的薄膜脱膜问题,研制了一种透过波段为8~12 μm的红外增透膜,并确定了镀制工艺运用于实际生产。所制备的薄膜平均透过率为98%、平均反射率为0.6%,附着力、高低温、湿热实验满足GJB2845—1995标准中的要求。
薄膜 增透膜 硫系玻璃 连接层 红外光学 残余应力 激光与光电子学进展
2023, 60(5): 0531003
1 河北省激光研究所, 石家庄 050081
2 河北普莱斯曼金刚石科技有限公司, 石家庄 050081
3 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200080
本文研究制备了可应用于高功率CO2激光器的CVD金刚石窗口。首先使用环形天线-椭球谐振腔式MPCVD装置沉积制备直径2英寸(1英寸=2.54 cm)金刚石自支撑膜, 然后将膜片双面抛光, 激光切割成矩形基片, 再采用蒸镀法在基片表面制备中心波长在10.6 μm的增透膜, 最终制备得到金刚石光学窗口。采用傅里叶红外透射谱、热导仪、爆破试验台测试了金刚石基片镀膜前后的红外透过率、热导率和爆破强度。利用自行搭建的光学平台, 测试了CVD金刚石基片增透膜能承受的激光功率密度。结果显示CVD金刚石基片在10.6 μm处的透过率为70.9%, 利用光谱计算的吸收系数为0.06 cm-1, 热导率>19.5 W/(cm·K), 爆破强度>5.62 MPa, 镀膜后的透过率为99.2%, 增透膜可承受的激光功率密度>995 W/mm2。
CVD金刚石 增透膜 光学窗口 高功率CO2激光器 CVD diamond antireflective coating optical window high power CO2 laser
强激光与粒子束
2021, 33(7): 071002
中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理重点实验室, 上海 201800
以正硅酸乙酯作为前驱体,乙醇作为溶剂,氨水作为催化剂,在碱催化体系下制备了高分散的SiO2溶胶;然后采用提拉法在不同浓度的SiO2溶胶涂膜液中制备了四倍频266 nm波长增透的SiO2减反膜,并对各膜层的性能进行了测试。测试结果表明:在浓度最大的SiO2溶胶中以4.5 cm·min -1的提拉速度制备得到的四倍频SiO2减反膜的性能最优,其在266 nm处的透过率达到了99.307%,表面粗糙度为1.339 nm,且透过率稳定性优异。
材料 溶胶凝胶 减反膜 二氧化硅 四倍频 光学学报
2020, 40(22): 2216001
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Coal Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Taiyuan 030001, China
2 State Key Laboratory of Transient Optics and Photonics, Xi’an Institute of Optics and Precision Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Xi’an 710119, China
3 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
4 Research Center of Laser Fusion, China Academy of Engineering Physics, Mianyang 621900, China
Boron nitride (BN) nanosheets incorporated silica antireflective (AR) coating was successfully prepared on fused silica substrate to improve the antilaser-damage ability of transmissive optics used in high-power laser systems. The BN nanosheets were obtained by urea assisted solid exfoliation, and then incorporated into basic-catalyzed silica sols without any further treatment. The transmission electron microscope (TEM) images indicated that the BN nanosheets generally consisted of 2–10 layers. The antireflective BN/$\text{SiO}_{2}$ coating exhibited excellent transmittance as high as 99.89% at 351 nm wavelength on fused silica substrate. The thermal conductivity $0.135~\text{W}\cdot \text{m}^{-1}\cdot \text{K}^{-1}$ of the BN/$\text{SiO}_{2}$ coating with 10% BN addition was about 23% higher than $0.11~\text{W}\cdot \text{m}^{-1}\cdot \text{K}^{-1}$ of the pure $\text{SiO}_{2}$ AR coating. The laser-induced damage threshold (LIDT) of that BN/$\text{SiO}_{2}$ coating is also 23.1% higher than that of pure $\text{SiO}_{2}$ AR coating. This research provides a potential application of BN/$\text{SiO}_{2}$ coatings in high-power laser systems.
hexagonal boron nitride laser-induced damage silica antireflective coating thermal conductivity. High Power Laser Science and Engineering
2018, 6(2): 02000e26
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of High Power Laser and Physics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 The Research and Development Center for High Power Laser Glass, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
A type of $\unicode[STIX]{x1D706}/4$–$\unicode[STIX]{x1D706}/4$ ultra-broadband antireflective coating has been developed using modified low refractive silica and high refractive silica layers by a sol–gel dip coating method for amplifier blast shields of the Shen Guang II high power laser facility (SG-II facility). Deposition of the first layer (high refractive index silica) involves baking at $200\,^{\circ }\text{C}$ in the post-treatment step. The second layer (low refractive index, $n=1.20$) uses low refractive index silica sol modified by acid catalysis. Thermal baking at temperatures no less than $500\,^{\circ }\text{C}$ for 60 min offers chemical stability, ethanol scratch resistance, and resistance to washing with water. The average residual reflection of dual-side-coated fused silica glass was less than 1% in the spectral range from 450 to 950 nm. Transmission gain has been evaluated by taking into account angular light, and the results show that the transmission gain increases with increasing light incidence. Even at $60^{\circ }$, the transmission spectrum of the broadband antireflective coating effectively covered the main absorption peak of Nd:glass.
amplifier antireflective coating blast shields sol–gel ultra-broadband High Power Laser Science and Engineering
2017, 5(4): 04000e29
1 国营第二九八厂, 云南 昆明 650114
2 昆明物理研究所, 云南 昆明 650223
3 中国人民解放军 78336部队,云南 昆明 650211
4 陆军重庆军事代表局驻昆明地区军事代表室,云南 昆明 650223
5 中国人民解放军 63963部队,北京 100072
采取自然环境试验和实验室霉菌试验相结合的方法,研究霉菌对 Ge、ZnS和 ZnSe镀增透膜和碳膜的影响。通过显微镜和扫描电镜对霉菌试验结果进行观察和检测。试验结果表明: 未镀膜的 Ge、ZnS和 ZnSe材料抗霉能力较强; 增透膜和碳膜抗霉能力较弱,容易长霉,其主要长霉原因是增透膜和碳膜为霉菌生长提供了营养成分。
增透膜 碳膜 霉菌 Ge Ge ZnS ZnS ZnSe ZnSe antireflective coating carbon film fungus
同济大学 物理科学与工程学院, 上海市特殊人工微结构材料与技术重点实验室, 上海 200092
为了减少太阳能电池表面反射, 提高多结太阳能电池效率, 针对GaInP/GaAs/Ge三结太阳能电池和AM0光谱, 设计了折射率梯度排列的四层减反膜系结构.利用溶胶-凝胶技术, 通过对材料折射率的定向调节, 制备了折射率梯度排列的TiO2/ZrO2/酸性SiO2/碱性SiO2四层减反膜.实验结果表明, 镀膜后的三结太阳能电池在300~1 700 nm波长范围内的加权平均反射率由原先的28.58%降低至4.86%, 最高反射率由46.35%降低至15.45%.
减反射膜 溶胶-凝胶法 梯度折射率 太阳能电池 多层膜系 Antireflective coating Sol-gel process Graded refractive index Solar cell Multilayer films
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
对KDP晶体旋转涂膜过程中的技术问题进行了探讨,包括元件夹持安全性、膜层均匀性、膜层透射比、膜层疏水性能、膜层激光损伤阈值等。分析了晶体元件加速旋转阶段的受力情况,明确了KDP晶体元件在旋涂操作过程中受力状态的安全性。对不同溶剂体系的膜层均匀性进行了判断,在400 mm尺寸的元件上获得了透射比均匀性为0.3%的减反膜。对溶胶进行稳态剪切流变分析得知,在现有的涂膜转速 (对应剪切速率100~200 s-1)范围内,其粘度随着剪切速率的增加几乎不变,近似牛顿流体。在旋涂过程中,处于基底不同位置的溶胶的粘度大致相等,这是影响膜层均匀性的重要原因之一。膜层疏水性能较好,水接触角测试结果大于152°。在SiO2基底上制备的减反膜,1053 nm处透射比大于99.8%。在熔石英基片上制备的三倍频减反膜样品的激光损伤阈值约为10 J/cm2(355 nm, 3 ns)。
KDP晶体 旋转涂膜 膜层均匀性 溶胶-凝胶 减反膜 KDP crystal spin coating coating uniformity sol-gel antireflective coating 强激光与粒子束
2013, 25(12): 3348
1 中国工程物理研究院, 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 西南科技大学材料科学与工程学院, 四川省非金属复合与功能材料重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地, 四川 绵阳 621010
3 西南科技大学材料科学与工程学院, 极端条件物质特性实验室, 四川 绵阳 621010
以正硅酸乙酯为前驱体, 二甲基二乙氧基硅烷为造孔剂, 采用溶胶凝胶技术在酸催化条件下制备了二氧化硅溶胶; 采用提拉法在K9玻璃基片上双面镀膜, 经500 ℃热处理, 制备得到一种新型单层微孔二氧化硅增透膜。 通过改变造孔剂加入量, 膜层峰值透过率可达到99.7%, 而硬度仍保持在2H以上, 同时具有良好的耐摩擦性及粘附性。 加速腐蚀实验表明, 膜层的环境稳定性是常规膜层的10倍以上。 由于该新型增透膜兼具高透过率、 良好的机械性能以及很强的环境稳定性, 因而在改善太阳能玻璃增透性能方面有极大的应用价值。
太阳能玻璃 增透膜 二氧化硅 溶胶-凝胶 微孔 环境稳定性 Solar glass Antireflective coating Silica Sol-gel Microporous Environment-resistance