在大型高功率固體激光裝置中,透射類光學(xué)元件表面需要減反膜層來(lái)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(xué)元件對(duì)膜層的要求有所不同,既有單一波長(zhǎng)高透的需求,也有寬帶增透和多波長(zhǎng)增透的需求。溶膠凝膠化學(xué)方法在制備減反膜層方面有諸多優(yōu)勢(shì),包括成本低、化學(xué)純度高、制備效率高、抗激光損傷能力強(qiáng)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(tuán)特性,易吸附環(huán)境中的氣態(tài)污染物導(dǎo)致孔隙被填充,造成元件光學(xué)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(gè)巨大的挑戰(zhàn),從膜層物理化學(xué)特性分析,對(duì)膜層結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控和表面分子基團(tuán)功能化是極有潛力的解決途徑。對(duì)于寬帶增透和多波長(zhǎng)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(xué)薄膜理論,折射率漸變是最理想的實(shí)現(xiàn)途徑,采用不同折射率的膜層進(jìn)行組合也是一種較好的方案,這些都對(duì)膜層折射率調(diào)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(jié)構(gòu)調(diào)控及表面功能化、膜層結(jié)構(gòu)調(diào)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(lái)源】：中國(guó)工程物理研究院北京市

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【學(xué)位級(jí)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(jiǎn)單介紹一下這兩個(gè)模型的內(nèi)容。??Ｗｅｎｚｅ丨模型??如圖１．２?ｂ所示，Ｗｅｎｚｅｌ模型中假設(shè)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(shí)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(shí)際接觸面積除以表觀接觸面積；對(duì)于理想光滑表??面來(lái)說(shuō)，ｒ等于１，對(duì)于粗糙表面，１？大于〗。因此根據(jù)上述公式不難得出：當(dāng)ｅ小于９０°??時(shí)，０Ｗ隨著粗糙度的上升而下降，表觀接觸角減小，其潤(rùn)濕性更好；當(dāng)ｅ大于９〇°時(shí)，??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(xué)??穩(wěn)定狀態(tài)下的不光滑表面。??Ｃａｓｓｉｅ模型??然而，當(dāng)組成材料的化學(xué)物質(zhì)并不是單一種類時(shí)，Ｗｅｎｚｅｌ模型就不能滿足使用條件??了。因而Ｃａｓｓｉｅ提出了一個(gè)新的模型來(lái)解釋液滴在表面的分布狀態(tài)。圖１．２所示，該模??型假設(shè)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(jié)構(gòu)的二氧化硅空心球粒子??對(duì)于實(shí)心納米顆粒來(lái)說(shuō)，通過改變粒子之間的堆積方式可以實(shí)現(xiàn)折射率的調(diào)控，但??是如果想進(jìn)一步降低到超低折射率，則可以通過構(gòu)建空心粒子的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。Ｔａｏ２３，２４等??人通過設(shè)計(jì)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(hào)：3424294