可见光波段及1064nm波长处用于Glan-Taylor棱镜减反射膜

为了提高Glan-Taylor棱镜的透射率,研究了Glan-Taylor棱镜在可见光波段及1064nm波长处减反射膜膜的设计和制备．为提高薄膜和冰洲石晶体的附着力,采用沉积Al2O3为过渡层,ZrO2作缓冲层的方法,用单纯形优化的方法进行膜系优化设计．用电子束沉积和离子柬辅助沉积的方法制备了多层减反射膜,并采用石英晶体振荡法监控膜厚和沉积速率．测量结果表明,在可见光波段及1064nm波长处的剩余反射率均小于0．5％经测试薄膜与冰洲石晶体的附着力性能良好．     

格兰泰勒棱镜高性能宽带减反射膜的优化设计及性能测试

格兰泰勒棱镜在光学领域有着重要的应用,透过比的高低和有效带宽的大小,直接影响着棱镜的品质.为了提高棱镜的透射率,拓宽有效使用带宽,借助于计算机辅助设计方法,设计了高性能多层减反射膜系:选用合适的光学薄膜材料,利用电子束蒸镀,借助于离子源辅助蒸镀,制作了高性能的宽带减反射膜.测试结果表明:平均剩余反射率小于0.5%,有效使用带宽在可见光区大于100 nm,达到了设计要求,提升了棱镜的品质.     

1 064 nm与532 nm激光对电子束蒸发制备的HfO2/SiO2高反膜损伤比较

 研究了电子束蒸发制备的HfO₂/SiO₂高反膜在1 064 nm与532 nm激光辐照下的损伤行为。基频激光辐照时损伤形貌主要为节瘤缺陷喷溅留下的锥形坑,当能量密度较大时出现分层剥落;二倍频激光损伤主要是由电子缺陷引起的平底坑,辐照脉冲能量密度稍高时也会产生吸收性缺陷引起的锥形坑,但电子缺陷的损伤阈值更低;随着辐照脉冲能量密度的增大分层剥落逐渐成为主要的损伤形貌。分析认为,辐照激光波长的变化,引起吸收机制的变化从而导致了损伤阈值及损伤机制的差异。     

LD泵浦Nd:YAG 946 nm/1 064 nm双波长运转及腔内和频

用国产半导体激光二极管(LD)端面泵浦NdYAG晶体, 通过优化激光谐振腔反射膜系,调节1 064 nm谱线的线性损耗以达到与弱谱线946 nm的增益匹配,在室温下实现1 064 nm和946 nm双波长连续运转,并通过I类临界相位匹配LBO晶体腔内和频在国内首次实现500.8 nm青色激光连续输出.当泵浦注入功率为1.4W时和频青色激光最大输出达20 mW,光-光转换效率为1.4%,功率稳定性24 h内优于±3%.     

Glan-Taylor棱镜端面增透膜的研制

为了提高Glan-Taylor棱镜的透射率,改善其使用性能,研究了Glan-Taylor棱镜增透膜的设计、制备及测试.经过多次工艺实验选择了膜料并找到了合适的蒸镀条件,较好的解决了膜层与冰洲石晶体的附着力,用膜系软件进行了优化设计,并利用电子束蒸发方法实际制备了设计的膜系.最后利用岛津UV3101分光光度计测试了棱镜端面增透膜的反射光谱特性,测量结果表明镀膜以后在设计的光谱区域内端面的反射率均小于0.4％,并且膜层牢固.     

硫化锌透镜中长波红外宽带增透膜的研制

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3．5～3．9μm的中波红外波段及9～12μm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。     

工作气压对电子束沉积ZrO2薄膜折射率和聚集密度的影响

采用电子束蒸发的方法,用石英晶体振荡法监控薄膜的蒸发速率,在不同工作气压下制备了ZrO2薄膜样品.在相调制型椭圆偏振光谱仪和分光光度计上对样品的光谱特性进行了测试.根据波长漂移的理论,计算出薄膜的聚集密度.结果表明,随着工作气压的降低,薄膜的聚集密度和折射率都随之增大.     

离子束辅助沉积(IAD)镀制抗电磁干扰与减反射复合薄膜

在K9玻璃基底上将两种物理性能完全不同的薄膜形成组合膜系层,实现了抗电磁干扰、高透光的效果。技术指标为:在400nm-1100nm宽波段范围平均透光率不低于90%;为达到良好的抗电磁干扰屏蔽效果,抗电磁屏蔽其方块电阻值为4±0.5Ω/口。为满足设计技术指标要求,计算设计了抗电磁干扰与减反射复合膜系结构,进行了镀膜工艺实验。实验结果表明,通过采用离子束辅助沉积工艺技术,可改善光学薄膜的微观结构,进而提高了复合薄膜的光学、物理性能和膜层的稳定性。     

4H-SiC基底Al_2O_3/SiO_2双层减反射膜的设计和制备

在4H-SiC基底上设计并制备了Al2O3SiO2紫外双层减反射膜,通过扫描电镜(SEM)和实测反射率谱来验证理论设计的正确性.利用编程计算得到Al2O2和SiO2的最优物理膜厚分别为42.0 nm和96.1 nm以及参考波长λ=280 nm处最小反射率为0.09%.由误差分析可知,实际镀膜时保持双层膜厚度之和与理论值一致有利于降低膜系反射率.实验中应当准确控制SiO2折射率并使Al2O3折射率接近1.715.用电子束蒸发法在4H-SiC基底上淀积Al2O3SiO2双层膜,厚度分别为42 nm和96 nm.SEM截面图表明淀积的薄膜和基底间具有较强的附着力.实测反射率极小值为0.33%,对应λ=276 nm,与理论结果吻合较好.与传统SiO2单层膜相比,Al2O3SiO2双层膜具有反射率小,波长选择性好等优点,从而论证了其在4H-SiC基紫外光电器件减反射膜上具有较好的应用前景.     

智能眼镜影像系统宽光谱广角度分光膜的研制

依据光学薄膜理论,建立膜系优化评价函数,利用软件优化膜系,实现0°~75°入射宽光谱P光分光膜的设计.选择H4和MgF2作为高低折射率材料,采用电子束及离子辅助沉积技术,来制备该分光膜.通过对膜层厚度误差分析,用晶控片单独控制相对敏感度较高的膜层,解决了薄膜制备过程中不能精确控制膜厚误差的问题.运用逆向分析法对实验测试结果进行模拟分析,通过改变膜厚修正因子,使P光透射光谱曲线更加平滑.光谱测试表明P光垂直入射平均透过率为60.3%,满足系统使用要求.     

红外线治疗仪中宽波段带通滤光片的研究

研究了一种用于红外线治疗仪的新型滤光片.该滤光片通过对红外线治疗仪光源所发出的光进行选择性滤波,能够降低部分波段光的承载能量,提高治疗仪的安全使用性能.针对红外线治疗仪对滤光片的使用要求,选择Ti3O5和SiO2作为高低折射率材料,采用电子束加热蒸发方式,配合离子辅助淀积技术,利用石英晶控控制法对膜层厚度进行监控,通过反复优化各项工艺参量,制备出在600~1 200nm波段平均透过率高于92%,300~550nm、1 270~2 000nm波段平均透过率低于2%的宽波段带通滤光片.研究中运用"拆分技术要求"的设计思想,对颜色片进行双面镀制,解决了单面膜层过厚难以制备的问题,降低了制备难度,易于批量生产.测试结果表明,该滤光片满足使用要求.     

Design and fabrication of ultra broadband infrared antireflection hard coatings on ZnSe in the range from 2 to 16 μm

In conventional infrared multilayer antireflection coatings (MLAR) materials of fluoride and chalcogenide types are used, which are disadvantaged due to their low mechanical strength and poor stability against humidity and environmental impacts. In this paper, we show that high performance ultra broadband and hard infrared multilayer antireflection coatings on ZnSe substrates in the wavelength range from 2 to 16 μm can be designed and fabricated. Diamond-like carbon (DLC) hard coating as a mechanical and environmental protection layer was proposed and deposited onto MLAR surfaces (MLAR + DLC) using a pulsed vacuum arc ion deposition technique. The thickness of the high optical quality DLC can be optimized in the design simulation to achieve a practically best antireflection and surface protection performance. We show that a germanium thin film (15 nm) between the MLAR and DLC surfaces can be used as a transition layer for optical and material match. The average transmission of the fabricated MLAR+DLC surfaces was 93.1% in the wavelength range between 2 and 16 μm. The peak transmission was about 97.6%, close to the simulated values. The durability and stability against mechanical impacts and environmental tests was improved significantly compared with the conventional infrared windows.