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近红外车载激光雷达高耐磨双层减反膜

应用光学 2024年第1期45卷 192-198页

作者：斯宇晗叶晓军王晓亮李红波华东理工大学材料科学与工程学院上海200237 宸光(上海)新材料科技发展有限公司上海201100

工作波长为905 nm的激光雷达在汽车自动驾驶领域具有强大的应用前景,但工业常用的磁控溅射减反膜,作为其光学窗口表面涂层之一,存在耐磨性不足问题,难以适应恶劣户外环境。采用溶胶凝胶法结合高温固化工艺,为工作波长为905 nm的车载激... 详细信息

工作波长为905 nm的激光雷达在汽车自动驾驶领域具有强大的应用前景,但工业常用的磁控溅射减反膜,作为其光学窗口表面涂层之一,存在耐磨性不足问题,难以适应恶劣户外环境。采用溶胶凝胶法结合高温固化工艺,为工作波长为905 nm的车载激光雷达减反膜提供高耐磨、低成本的解决方案,并研究了固化温度、盐酸浓度、络合剂存在且低酸浓度下的含水量对TiO2折射率的影响。从反射率、粗糙度、硬度、耐磨性等方面对采用不同底层固化方式的双层减反膜的光学性能和机械性能进行评估,结果表明:当入射光波长为905 nm时,薄膜表现出优良的减反性能,入射角为15°时反射率小于1%,入射角为60°时反射率小于5%,粗糙度最低为0.005μm,基本满足水平视角120°的激光雷达的光学需求。薄膜铅笔硬度达8H,最多能够承受8000次往复摩擦且无明显损伤,具有优良的适应恶劣环境的能力。

关键词：激光雷达溶胶凝胶减反膜折射率 TFCalc

溶胶-凝胶SiO减反膜的制备与光学性能研究

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无机材料学报 2024年

作者：沈斌张旭熊怀李海元谢兴龙中国科学院大学材料与光电研究中心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

碱催化溶胶-凝胶多孔SiO2减反膜具有优异的光学性能及抗激光损伤性能，是高功率激光装置中的重要组成部分；但其与光学元件之间的低强度结合使得膜层易发生接触破坏。本研究以“神光II”高功率激光装置溶胶-凝胶多孔SiO2减反膜为基础，... 详细信息

碱催化溶胶-凝胶多孔SiO2减反膜具有优异的光学性能及抗激光损伤性能，是高功率激光装置中的重要组成部分；但其与光学元件之间的低强度结合使得膜层易发生接触破坏。本研究以“神光II”高功率激光装置溶胶-凝胶多孔SiO2减反膜为基础，通过提拉法在其表层涂制致密SiO2薄层后得到机械强度提升的双层SiO2减反膜(SiO2-MTES)，并与常用的单层氨固化SiO2减反膜(SiO2-HMDS)进行相关应用性能的综合比较。结果表明，涂制SiO2-MTES的熔石英在约800 nm处的峰值透过率达到99.6%，运用1-on-1激光损伤阈值测试方法测得该双层减反膜的零几率激光损伤阈值为51.9 J/cm2(1064 nm， 9.1 ns)，均与涂制SiO2-HMDS的性能相当。同时，SiO2-MTES膜层与水的接触角达到116.7°，且在湿度大于90%的高湿度环境中膜层的透过率稳定性较好；经多次擦拭实验后表明SiO2-MTES的耐摩擦机械强度明显优于SiO2-HMDS，有效提升了膜层与光学元件之间的结合强度。

关键词：溶胶-凝胶减反膜 SiO 机械强度

SiO_(x)N_(y)/SiN_(x)减反膜对双面PERC单晶硅太阳电池效率提升研究

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陶瓷学报 2022年第3期43卷 412-420页

作者：付少剑叶滨邱桂兰曾涛施玮王立富陈云霞刘志伟西安交通大学陕西西安710049 景德镇陶瓷大学江西景德镇333403 上饶捷泰新能源科技有限公司江西上饶334100 景德镇市环境陶瓷重点实验室江西景德镇333403

减反膜应用可降低气—固界面的菲涅尔反射,是提升光电转换效率晶硅太阳电池的有效手段之一。以商业化双面PERC单晶硅太阳电池(尺寸:182 mm×182 mm)为研究对象,以SiO_(x)N_(y)(1)/SiN_(x)(3)作为电池正面减反膜改善入射光子利用率。与传... 详细信息

减反膜应用可降低气—固界面的菲涅尔反射,是提升光电转换效率晶硅太阳电池的有效手段之一。以商业化双面PERC单晶硅太阳电池(尺寸:182 mm×182 mm)为研究对象,以SiO_(x)N_(y)(1)/SiN_(x)(3)作为电池正面减反膜改善入射光子利用率。与传统SiN_(x)(4)减反膜相比,SiO_(x)N_(y)(1)/SiN_(x)(3)减反膜可显著降低300 nm~500 nm波段内光子反射率,短波段光子减反效果尤为明显。对应电池在标准测试条件下(AM1.5,1000 w·m^(-2),25℃)所测定平均光电转换效率可达23.227%,高于传统减反膜的电池效率(23.128%)。根据SERIS-V1.5软件对QE谱积分电流损失分析结果表明:基于SiO_(x)N_(y)(1)/SiN_(x)(3)减反膜电池电流损失相对采用传统SiN_(x)(4)减反膜电池,反射部分造成的电流损耗可降至0.867 mA·cm^(-2),且其他电学性能参数如开路电压及填充均得到一定程度改善,但并不实质影响电池背面效率。此外,基于SiO_(x)N_(y)(1)/SiN_(x)(3)减反膜电池规模生产终端EL测试良率与传统减反层电池相当,有望实现规模化生产。

关键词：双面PERC 太阳电池减反膜电流损失

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溶胶-凝胶法制备SiO_(2)减反膜研究

日用化学工业（中英文） 2023年第2期53卷 210-219页

作者：井希明盛永刚沈阳化工大学理学院辽宁沈阳110142

抗反射涂层(减反膜)在军事、日常生活、工业等各领域有广泛应用。特别是对高能激光系统(惯性约束核聚变至关重要的技术之一)有重要意义。文章分析了减反膜的光学原理,介绍了其常用制造材料二氧化硅(SiO_(2))的特性。论述了溶胶-凝胶法... 详细信息

抗反射涂层(减反膜)在军事、日常生活、工业等各领域有广泛应用。特别是对高能激光系统(惯性约束核聚变至关重要的技术之一)有重要意义。文章分析了减反膜的光学原理,介绍了其常用制造材料二氧化硅(SiO_(2))的特性。论述了溶胶-凝胶法制备减反膜的原理及独特优点,描述溶胶-凝胶法镀制减反膜的过程,即通过反应制得SiO_(2)前驱待镀膜溶胶,再经由浸涂、旋涂、喷涂与涂布等方式镀制减反膜。分析了前体溶胶中各种化学反应过程,及反应中各因素对SiO_(2)材料和最终镀制减反膜的影响。最后叙述了溶胶-凝胶法制备减反膜的新进展,如向溶胶中加入添加剂、改造待镀膜材料以及与其他制备减反膜的方法联合改性等方法。这样制得的减反膜不仅增强了膜的光学性能还使之具有了如自清洁等功能。最后展望了其在光伏、LED照明与多种前沿技术领域的应用。

关键词：溶胶-凝胶纳米技术二氧化硅化学过程减反膜

溶胶凝胶ZrO/SiO宽带减反膜的制备与性能

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光学学报 2023年

作者：沈斌张旭熊怀李海元谢兴龙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中国科学院大学材料与光电研究中心

采用溶胶凝胶法制备得到以正丙醇锆和正硅酸乙酯为前驱体的ZrO2和SiO2溶胶，通过TFCalc光学薄膜软件模拟了ZrO2/SiO2三层“宽M型”基频二倍频减反膜并使用提拉法制备得到了该均匀膜层。三层减反膜在527 nm和1053 nm处的透过率约为99.5%... 详细信息

采用溶胶凝胶法制备得到以正丙醇锆和正硅酸乙酯为前驱体的ZrO2和SiO2溶胶，通过TFCalc光学薄膜软件模拟了ZrO2/SiO2三层“宽M型”基频二倍频减反膜并使用提拉法制备得到了该均匀膜层。三层减反膜在527 nm和1053 nm处的透过率约为99.5%，且透过率大于99%的波长范围均超过150 nm。经热处理后的膜层表面均方根粗糙度为1.34 nm，表面平整性良好；并运用1-on-1激光损伤阈值测试方法测得该减反膜的零几率激光损伤阈值达到36.8 J·cm-2(1064 nm, 10.7 ns)。

关键词：材料溶胶凝胶减反膜 Zr O2/SiO2 双波长

自清洁SiO_(2)/TiO_(2)减反膜的制备与性能研究

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化工新型材料 2023年第S1期51卷 106-109页

作者：阮洪良阮泽云陈金桂赵晓非福莱特玻璃集团股份有限公司嘉兴314001

采用溶胶-凝胶技术制备了SiO_(2)溶胶和TiO_(2)溶胶,利用浸渍提拉法在光伏玻璃上制备了SiO_(2)/TiO_(2)减反膜。用光谱透射比测量仪和椭偏仪测定了薄膜的透光率和折射率,通过场发射扫描电子显微镜观察了薄膜的形貌结构,最后考察了薄膜... 详细信息

采用溶胶-凝胶技术制备了SiO_(2)溶胶和TiO_(2)溶胶,利用浸渍提拉法在光伏玻璃上制备了SiO_(2)/TiO_(2)减反膜。用光谱透射比测量仪和椭偏仪测定了薄膜的透光率和折射率,通过场发射扫描电子显微镜观察了薄膜的形貌结构,最后考察了薄膜的自洁性能和耐候性能。结果表明:随着溶胶中TiO_(2)浓度的升高,SiO_(2)/TiO_(2)减反膜的厚度不断增加,而透光率逐渐减小,折射率逐渐增大。在波长为600nm时,TiO_(2)浓度最低的减反膜(ST-300)的透光率为94.4%,折射率为1.33。ST-300减反膜的表面平整,结构致密。光催化2h后,ST-300减反膜可将10mg/L的甲基蓝溶液降解11.2%,经过耐候处理后,其透光率衰减值仅0.08%~0.15%。

关键词：溶胶-凝胶减反膜透光率自清洁

具有梯度渐变折射率的超疏水减反膜的制备及其性能

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无机材料学报 2018年第9期33卷 1011-1016页

作者：荚桂玉李怡雯王红宁陈若愚常州大学石油化工学院常州213164

具有梯度折射率的减反膜可以在更宽光谱波段和更大入射光角度实现减反射性能。本研究利用溶胶-凝胶和溶剂热法分别合成实心氧化硅(SiO_2)、空心氧化硅(H-SiO_2)和空心氟化镁(MgF_2)溶胶,利用浸渍-提拉法在玻璃双面镀制SiO_2/H-SiO_2/Mg... 详细信息

具有梯度折射率的减反膜可以在更宽光谱波段和更大入射光角度实现减反射性能。本研究利用溶胶-凝胶和溶剂热法分别合成实心氧化硅(SiO_2)、空心氧化硅(H-SiO_2)和空心氟化镁(MgF_2)溶胶,利用浸渍-提拉法在玻璃双面镀制SiO_2/H-SiO_2/MgF_2梯度折射率薄膜。结果表明,在380~1600 nm波长,镀膜基片在光垂直入射时透光率高达99.88%,当光以0°~45°入射时,平均透光率均高于97.85%,即使光以75°入射时,最高透光率仍达95.51%。同时发现,经十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMOS)修饰,薄膜疏水角达到150.6°,显示出良好的疏水自清洁效果。

关键词：梯度折射率全方位宽带疏水减反膜

辛基三甲氧基硅烷改性SiO_2疏水减反膜的制备

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无机材料学报 2016年第5期31卷 499-504页

作者：牛彦彦王晓栋姚兰芳田冰涛冯建斌曹媛媛张清华沈军上海理工大学理学院上海200093 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 成都精密光学工程研究中心成都610041

以正硅酸乙酯为前驱体,氨水为催化剂制备标准SiO_2溶胶,然后在回流前后分别对普通SiO_2溶胶添加适量的辛基三甲氧基硅烷(OTMS)进行修饰,得到OTMS改性SiO_2溶胶。用未进行OTMS修饰、回流前修饰和回流后修饰的溶胶分别制备减反膜,并使用... 详细信息

以正硅酸乙酯为前驱体,氨水为催化剂制备标准SiO_2溶胶,然后在回流前后分别对普通SiO_2溶胶添加适量的辛基三甲氧基硅烷(OTMS)进行修饰,得到OTMS改性SiO_2溶胶。用未进行OTMS修饰、回流前修饰和回流后修饰的溶胶分别制备减反膜,并使用傅里叶变换红外光谱仪、核磁共振波谱仪、紫外–可见–近红外分光光度计、原子力显微镜和接触角测试仪对薄膜的结构和性能进行表征。结果表明:回流前添加OTMS修饰剂制备的改性SiO_2减反膜具有最优异的耐潮湿环境稳定性能,最高透过率可达99.7%以上;与水的接触角达到120°,在潮湿环境中放置4 w后,透过率只下降0.23%。

关键词：溶胶–凝胶减反膜辛基三甲氧基硅烷

溶胶凝胶ZrO_(2)/SiO_(2)宽带减反膜的制备与性能

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光学学报 2023年第11期43卷 283-289页

采用溶胶凝胶法制备得到以正丙醇锆和正硅酸乙酯为前驱体的ZrO_(2)和SiO_(2)溶胶,通过TFCalc光学薄膜软件模拟了ZrO_(2)/SiO_(2)三层“宽M型”基频二倍频减反膜,并使用提拉法制备得到了该均匀膜层。三层减反膜在527 nm和1053 nm处的透... 详细信息

采用溶胶凝胶法制备得到以正丙醇锆和正硅酸乙酯为前驱体的ZrO_(2)和SiO_(2)溶胶,通过TFCalc光学薄膜软件模拟了ZrO_(2)/SiO_(2)三层“宽M型”基频二倍频减反膜,并使用提拉法制备得到了该均匀膜层。三层减反膜在527 nm和1053 nm处的透过率约为99.5%,且透过率大于99%的波长范围均超过150 nm。经热处理后的膜层表面均方根粗糙度为1.34 nm,表面平整性良好;并运用1-on-1激光损伤阈值测试方法测得该减反膜的零几率激光损伤阈值达到36.8 J·cm^(-2)(1064 nm,10.7 ns)。

关键词：材料溶胶凝胶减反膜 ZrO_(2)/SiO_(2) 双波长