在大型高功率固體激光裝置中,透射類光學元件表面需要減反膜層來減少因元件表面菲涅爾反射造成的激光傳輸能量損失。不同類型的光學元件對膜層的要求有所不同,既有單一波長高透的需求,也有寬帶增透和多波長增透的需求。溶膠凝膠化學方法在制備減反膜層方面有諸多優(yōu)勢,包括成本低、化學純度高、制備效率高、抗激光損傷能力強等。然而,溶膠凝膠法制備的減反膜層也有自身的不足之處。以激光裝置中最常用的溶膠凝膠二氧化硅薄膜為例,由于高孔隙率和表面極性分子基團特性,易吸附環(huán)境中的氣態(tài)污染物導致孔隙被填充,造成元件光學透射性能下降,影響激光能量傳輸。如何提高二氧化硅薄膜的抗污染能力是一個巨大的挑戰(zhàn),從膜層物理化學特性分析,對膜層結構進行調控和表面分子基團功能化是極有潛力的解決途徑。對于寬帶增透和多波長增透的需求,常用的單層二氧化硅薄膜性能難以滿足要求。根據(jù)光學薄膜理論,折射率漸變是最理想的實現(xiàn)途徑,采用不同折射率的膜層進行組合也是一種較好的方案,這些都對膜層折射率調控提出了迫切需求�；谏鲜鲂枨�,本文從二氧化硅膠體合成,膠體顆粒結構調控及表面功能化、膜層結構調控和膜層性能等方面開展了研究,擬通過制備具有自清潔功能的薄膜... 

【文章來源】：中國工程物理研究院北京市

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１增透膜示意圖：（Ａ）單層增透膜；（Ｂ）雙層增透膜??

主要由Ｗｅｎｚｅ】和Ｃａｓｓｉｅ完成。下面簡單介紹一下這兩個模型的內容。??Ｗｅｎｚｅ丨模型??如圖１．２?ｂ所示，Ｗｅｎｚｅｌ模型中假設液滴完全穿過表面突起的溝槽，其具體公式如??下６：??ｃｏｓ０ｗ?＝?ｒｃｏｓ０?（１－７）??ｅｗ是粗糙表面的表觀接觸角，ｅ為與實際界面相似的平滑表面上接觸角，ｒ代表粗??糙度系數(shù)，其數(shù)值等于液滴與表面的實際接觸面積除以表觀接觸面積；對于理想光滑表??面來說，ｒ等于１，對于粗糙表面，１？大于〗。因此根據(jù)上述公式不難得出：當ｅ小于９０°??時，０Ｗ隨著粗糙度的上升而下降，表觀接觸角減小，其潤濕性更好；當ｅ大于９〇°時，??ｅｗ隨著粗糙度增大而增大，其疏水性則更好。值得注意的是，這一模型只適用于熱力學??穩(wěn)定狀態(tài)下的不光滑表面。??Ｃａｓｓｉｅ模型??然而，當組成材料的化學物質并不是單一種類時，Ｗｅｎｚｅｌ模型就不能滿足使用條件??了。因而Ｃａｓｓｉｅ提出了一個新的模型來解釋液滴在表面的分布狀態(tài)。圖１．２所示，該模??型假設表面溝槽孔隙中充滿了空氣

：翁?一??Ｆｉｇｕｒｅ?１．８?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｈｏｌｌｏｗ?ｓｉｌｉｃａ?ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ?ｗｉｔｈ?ａ?ｍｕｌｂｅｒｒｙ－ｌｉｋｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ２３．??圖１．８具有桑葚結構的二氧化硅空心球粒子??對于實心納米顆粒來說，通過改變粒子之間的堆積方式可以實現(xiàn)折射率的調控，但??是如果想進一步降低到超低折射率，則可以通過構建空心粒子的方式來實現(xiàn)。Ｔａｏ２３，２４等??人通過設計空心球二氧化硅納米膠粒和ＨＭＤＳ或者ＰＯＴＳ?（十三氟辛基三甲氧基硅烷）修??飾，成功制備了折射率低至１．０８的二氧化硅增透膜。并且該薄膜還具有超疏水性能，疏??８??１??


本文編號：3424294