为了满足光电设备窗口片的使用要求, 设计了一种以硒化锌为基底的多波段红外增透膜。为了达到多波段增透的目的, 选取硫化锌、氟化镱分别作为高、低折射率材料, 在硒化锌基底前后表面镀制相同的多波段红外增透膜。最终实现0.808 μm、0.880 μm、0.915 μm处透过率在91%以上, 3.7~4.8 μm和10.6 μm处透过率在95%以上, 并且膜层具有良好耐环境适应性。
光学薄膜 红外增透膜 多波段 硒化锌 optical film infrared antireflection coating multi-band zinc selenide
云南北方光电仪器有限公司, 云南 昆明 650114
随着军用红外光学仪器的发展, 对红外光学镀膜元件耐环境性能的要求越来越高。以波段在 8～12.m的 Ge、ZnS、ZnSe镀增透膜样品为对象进行红外增透膜湿热雨林气候环境适应性研究。以外观质量、重量、光谱透射比等为评价指标进行环境适应性评价, 得出以下结果: 经过 3年湿热雨林气候环境试验, 红外增透膜出现了不同程度损伤, 损伤模式主要为变色和脱膜; 随着试验时间的延长, 变色越来越严重, 变色区域越来越大; 重量出现先减少后增加的现象, 光谱透射比出现少量下降; 经过 3年的湿热雨林气候环境试验后, 红外增透膜均已失效。
红外增透膜 湿热雨林 环境适应性 infrared antireflection films humid hot rain forest environmental adaptability
河南师范大学物理与材料科学学院, 光电子技术及先进制造河南省工程实验室, 河南 新乡 453007
主要就国内红外增透膜的研究与进展, 从多个角度综述了红外增透膜的发展、改进与拓展。根据已有研究从材料、仪器与方法等多个方面分析预测了红外增透膜的发展趋势。
红外增透膜 透过率 保护膜 红外光学器件 infrared antireflcetion coatings transmittance protective films infrared optical device
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院 光学系统先进制造技术重点实验室，吉林 长春 130033
从实际应用出发，在0°入射的条件下，在ZnS基底上针对0.8~1.7 μm和3.7~4.8 μm两个红外波段，设计并制备了双波段红外增透膜。论述了材料选择、膜系设计和制备方法，最终使用等离子辅助沉积技术在ZnS窗口上制备出双波段红外增透膜，透过率及环境测试结果表明：在0.8~1.7 μm波段双面平均透过率大于95%,在3.7~4.8 μm波段双面平均透过率大于96%。膜层结合牢固并有良好的耐摩擦性能。
红外增透膜 硫化锌 等离子辅助 双波段增透膜 IR antireflection coating ZnS Plasma Ion Assisted Deposition(PIAD) dual-band antireflection coating
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 光学系统先进制造技术重点实验室, 吉林 长春 130033
为了提高锗基底的透过率和环境适应性, 镀制了增透保护膜。应用电子枪蒸发加霍尔离子源辅助的方法沉积了碳化锗(Ge1-xCx)薄膜。通过固定霍尔离子源参数, 控制沉积速率的工艺得到了不同光学常数的碳化锗薄膜。X射线衍射(XRD)测试表明, 所制备的碳化锗薄膜在不同的沉积速率下均为无定形结构。采用傅立叶变换红外(FTIR)光谱仪测量了试片的透过率, 使用包络法获得了相应工艺条件下的光学常数。在锗基底上双面镀制碳化锗增透膜后, 长波红外7.5～11.5 μm波段的平均透过率Tave＞85%。经过环境实验之后的碳化锗膜层完好, 证明碳化锗增透膜具有良好的环境适应性。
碳化锗 长波红外增透膜 离子辅助 霍尔离子源 germanium carbide long-wave infrared antireflection coatings ion source assisting End-Hall ion source
使用经典洛伦兹谐振子模型对热蒸发制备的锗、硫化锌以及低吸收稀土氟化物薄膜的红外透射光谱进行拟合,得出这些材料在中长波红外区的光学常量.使用这三种材料设计并制备了锗窗口7.7～15μm宽带增透膜系,通过优化设计并且使用长波红外区吸收小的低折射率材料,在长波区(13～15μm)的透过率测量值有明显提高,15μm处的透过率为89.9%.
光学薄膜 光学常量 洛伦兹谐振子模型 红外增透膜
在中长波红外区域,通常使用的镀膜材料都存在相当大的色散和一定的吸收.就目前的测试技术来说,确定这些材料的色散和吸收相当困难.试验基于洛伦兹谐振子模型对热蒸发制备的锗、硫化锌以及稀土氟化物薄膜的红外透射光谱进行拟合,得出这些材料在中长波红外区的光学常数.使用锗、硫化锌和稀土氟化物分别作为高折射率层(H)、中间折射率层(M)和低折射率层(L),设计并制备了从6.8μm～15μm的锗窗口宽带增透膜系,测量结果完全可以满足光机系统的要求.
红外薄膜材料 光学常数 洛伦兹谐振子模型 红外增透膜
红外增透薄膜在航天遥感中有着重要作用.使用了Ge、ZnS、YF3 3种材料,采用Refinement计算机辅助设计的方法,在Ge透镜上研制了6.4～15μm的长波红外增透膜.结果表明:所研制的红外增透膜性能优于光机系统的要求,并在15μm处的透过率达到79%.
光学薄膜 红外增透膜 Ge透镜
1 西安工业学院,光电工程学院,陕西,西安,710032
2 西安电子科技大学理学院,陕西,西安,710071
为了提高硒化锌基底的透过率以及膜层的机械强度,对硒化锌基底上高性能的红外宽带减反射膜的设计与制备工艺进行了研究.介绍了红外宽带减反射膜的膜料选择、膜系的设计以及采用离子束辅助沉积该膜系的过程,给出了用该方法制备的8～12μm波段宽带减反射膜的实测光谱曲线,其峰值透过率高达99%以上,在设计波段范围内平均透过率大于98%,膜层附着性能好,光机性能稳定.这对于红外光学系统的应用具有十分重要的意义.
红外增透膜 离子束辅助沉积 硒化锌 氟化钇 Infrared antireflection film Ion beam assisted deposition （IBAD） ZnSe Yttrium fluoride（ YF3）
中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
硫化锌(ZnS)透镜由于其透光区域较宽，便于光学系统的装校而被经常应用于红外光学系统中，但是其作为基底，镀制中长波红外增透膜却具有相当大的难度，尤其是牢固度的问题。根据任务要求研制的增透膜是在3.5～3.9 μm的中波红外波段及9～12 μm的长波红外波段，平均透射率大于90%。由于长波红外区可选用的宽透射区材料较少，所以兼顾材料的选用、光谱特性及可靠性满足使用要求等几方面考虑，最终采用氟化钇(YF3)作为低折射率材料，经过多次实验，采用混蒸、离子辅助等工艺方法以及选取合适的基底温度，通过对其他工艺环节的不断改进，解决了在ZnS透镜上镀制宽带增透膜，由YF3膜层严重的应力作用而导致膜层龟裂的问题，最终研制成功符合使用要求，并且可靠性和光谱特性皆优的中长波红外增透膜。
光学薄膜 红外增透膜 硫化锌透镜 氟化钇 应力作用 离子辅助
