硫系玻璃基底减反射激光薄膜的设计及制备

作     者：王通 徐均琪 李阳 苏俊宏 孙少斌 刘政 WANG Tong;XU Junqi;LI Yang;SU Junhong;SUN Shaobin;LIU Zheng

作者机构：西安工业大学陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室西安710021 中国科学院西安精密机械研究所先进光学制造技术联合实验室西安710119 

出 版 物：《表面技术》 (Surface Technology)

年 卷 期：2024年第53卷第12期

页      面：252-259页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主　　题：硫系玻璃 减反射薄膜 附着力 红外 激光损伤阈值 

摘      要：目的随着红外技术的发展,硫系玻璃已作为红外光学元件得到一定使用,然而硫系玻璃在3~5μm波段的透射率不能满足使用要求,并且红外薄膜用于探测器中易遭受强激光的辐照而损伤。针对硫系玻璃(As_(40)Se_(60))基底镀制薄膜易脱落、透射率低,以及抗激光能力差等问题,设计并制备出在3~5μm波段具有良好透射率、在1064 nm处具有抗激光能力的薄膜。方法制备ZnSe、ZnS和YbF_(3)单层膜,测量其光学常数并进行膜系设计。优化设计出的红外多层薄膜结构为S|0.61H0.21L0.32M0.26L0.2M0.32L0.28M-0.17L0.35M0.28L0.13M0.61L|A,其中H代表ZnSe、M代表ZnS、L代表YbF_(3)、S代表硫系玻璃、A代表空气,数字为膜层的光学厚度,设计波长λ_(0)=4000 nm,薄膜的厚度为2055 nm,光谱性能为:在3~5μm波段双面镀膜时的平均透射率为95.67%,峰值透射率为99.11%,(1064±40)nm波段单面镀膜时的平均透射率为7.62%。在制备过程中,从膜基材料的热膨胀系数差异入手进行优化,工艺参数为:烘烤温度70℃,离子能量100 eV,离子束流20 mA,此参数下薄膜样品的残余应力为−30.0 MPa。结果所制备薄膜的附着性能符合要求,在3~5μm波段双面镀膜时平均透射率为95.38%,峰值透射率为99.07%,在(1064±40)nm范围内单面镀膜时的平均透射率为4.46%,在1064 nm处的激光损伤阈值为7.6 J/cm^(2)。结论在硫系玻璃基底制备薄膜时,从膜基材料的热膨胀系数差异入手,合理优化烘烤温度与离子参数,可以降低薄膜的残余应力,提高薄膜的附着性能。