二氧化碲基底上的一種中短波紅外增透膜的製作方法

2023-06-04 13:07:21 1

二氧化碲基底上的一種中短波紅外增透膜的製作方法
【專利摘要】本發明公開了本發明公開了二氧化碲基底上的一種中短波紅外增透膜，該增透膜使用了硫化鋅(ZnS)和氟化鐿(YbF3)為不同折射率的膜層材料，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層非規整的膜層。該增透膜元件可以使得在1.25～4.0微米(μm)區間具有良好的透光效果，平均透過率＞95％。TeO2晶體是一種優質的聲光晶體，廣泛應用於聲光調製器，該增透膜可以有效提高聲光調製器的光學效率，在寬光譜應用方面呈現出明顯優勢。
【專利說明】二氧化碲基底上的一種中短波紅外增透膜
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種中短波紅外增透膜，，具體指在二氧化碲基底上的一種中短波紅外增透膜。
【背景技術】
[0002]增透膜又稱減反膜，在光學元件中，由於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的，這只能對單一特定波長的電磁波增透。為了在更大範圍內和更多波長實現增透，可以利用沉積多層膜來實現。隨著對增透膜的研究經驗，發現了更多的可以作為增透膜的材料，同時由於鍍膜技術的發展，增透膜的應用廣泛涉及工業、農業、科研等多個行業。
[0003]二氧化碲單晶是一種無色透明的壓電晶體，具有光學、聲學及壓電的多種性能及特徵。在雷射出現後，聲光偏轉、調製技術的發展很大程度取決於聲光材料的性能。二氧化碲晶體既有低聲速又有高折射率，是一種優質的聲光晶體。
[0004]折射率較大的聲光晶體必然伴隨著較大的反射損耗，在晶體的光通道兩面沉積增透膜，減小反射損耗，提高探測器的響應顯得尤為重要。二氧化碲晶體在0.5~4.0 μ m波長範圍內幾乎無衰減的透過，適合寬光譜的聲光調控。

【發明內容】

[0005]本發明提出設計了二氧化碲基底上的一種中短波紅外增透膜，可以使用在聲光調製設備中較少反射損耗，增強信號強度，提高探測器響應。
[0006]本發明的技術方案是:在雙面拋光的二氧化碲聲光晶體的通光面的兩個表面分別交替沉積ZnS膜層和YbF3膜層。
[0007]本發明的增透膜由正面膜系1、基片2和背面膜系3組成，在基底的一面沉積正面膜系1，在基底的另一面沉積反面膜系3。
[0008]正面膜系I的膜繫結構為:
[0009]基底/0.314H0.025L1.961H0.078L0.496H0.257L0.258H0.894L/ 空氣
[0010]背面膜系3的膜繫結構為:
[0011 ]基底 /0.28H0.022L1.638H0.076L0.396H0.227L0.204H0.743L/ 空氣
[0012]其中，其中，H表示一個λ/4光學厚度的ZnS膜層，L表示一個λ ^4光學厚度的YbF3膜層，λ 0為中心波長，H與L前的數字為膜層的厚度比例係數。
[0013]由於本發明增透膜的增透波段範圍較寬，故採用8層膜繫結構，使得在1.25~
4.0 μ m的範圍內都得到良好的增透效果。
[0014]本發明由於增透光譜區域內包含水汽吸收區，為了降低影響，薄膜沉積擬採用離子束輔助沉積方式，選擇適當的陽極電壓和陰極電流，可以有效地降低水汽吸收影響。
[0015]本發明優點在於:提出了二氧化碲基底的一種中短波紅外增透膜，增透區域光譜範圍為1.25?4.0 μ m，平均透過率大於95%，可以很好的應用於聲光調製設備中，增強信號強度，提高探測器響應。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為二氧化碲基底的一種中短波紅外增透膜正面及背面膜系排列的剖面結構示意圖。圖中(I)為正面膜系，(2)為二氧化碲基片，(3)為背面膜系。
[0017]圖2為二氧化碲晶體的光譜透過率曲線。
[0018]圖3為二氧化碲基底的一種中短波紅外增透膜的光譜透過率曲線。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】進一步詳細說明。
[0020]本發明增透膜光譜增透範圍為1.25?4.0 μ m。選用在所需光譜範圍內合適的光學薄膜材料，以ZnS為高折射率材料，YbF3為低折射率材料。
[0021]本發明增透膜膜係為多層膜非規整膜繫結構。膜系沉積採用石英晶體監控為主，光學直接監控為輔的監控方式，控制膜層厚度沉積誤差，得到接近設計的結果。選取中心波長為2.5 μ m，膜繫結構通過膜系設計軟體優化，得到正面膜系I的膜繫結構為:
[0022]基底/0.314H0.025L1.961H0.078L0.496H0.257L0.258H0.894L/ 空氣背面膜系 3的膜繫結構為:
[0023]基底/0.28H0.022L1.638H0.076L0.396H0.227L0.204H0.743L/ 空氣
[0024]其中，H表示一個λ 0/4光學厚度的ZnS膜層，L表示一個λ 0/4光學厚度的YbF3膜層。中心波長H與L前的數字為膜層的厚度比例係數。
[0025]為減小2.7?3.0 μ m的水汽吸收，薄膜沉積採用離子源輔助轟擊，選擇陽極電壓為190伏特，陰極電流為4安培，基片沉積溫度控制在180 ± 2°C、以及合適的蒸發速率等工藝控制可有效地降低水汽吸收的影響。
【權利要求】
1.二氧化碲基底上的一種中短波紅外增透膜，其結構為:在基底的一面沉積正面膜系(I)，在基底的另一面沉積反面膜系(3)，其特徵在於: a、所述的正面膜系(I)的膜繫結構為:
基底 /0.314H0.025L1.961H0.078L0.496H0.257L0.258H0.894L/ 空氣其中，H 表示一個入c/4光學厚度的ZnS膜層，L表不一個λ/4光學厚度的YbF3膜層，λ ^為中心波長，H與L前的數字為膜層的厚度比例係數； b、所述的反面膜系(3)的膜繫結構為:基底 /0.28H0.022L1.638H0.076L0.396H0.227L0.204H0.743L/ 空氣其中，H 表示一個λ 0 /4光學厚度的ZnS膜層，L表示一個λ 0/4光學厚度的YbF3膜層，H與L前的數字為膜層的厚度比例係數。
【文檔編號】G02B1/11GK104035146SQ201410258890
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月12日 優先權日:2014年6月12日
【發明者】羅海瀚, 劉定權, 蔡清元, 李耀鵬 申請人:中國科學院上海技術物理研究所