通過微結(jié)構(gòu)結(jié)合鍍膜的方法成功設(shè)計(jì)和制備了中紅外寬帶減反射元件。首先,利用FDTD Solutions軟件,模擬了微結(jié)構(gòu)周期、占空比、高度以及膜層厚度對(duì)所需波段透射率的影響規(guī)律,得到較好增透效果的微結(jié)構(gòu)和膜層結(jié)構(gòu)參數(shù);根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù),采用激光干涉曝光和反應(yīng)離子束刻蝕技術(shù)在藍(lán)寶石表面制備出相應(yīng)微結(jié)構(gòu),然后在其表面鍍制相應(yīng)厚度的SiO₂膜。測(cè)試結(jié)果表明:僅有單面微結(jié)構(gòu)的藍(lán)寶石元件在1.5～4μm波段的平均透射率達(dá)到92.3%,具有復(fù)合結(jié)構(gòu)的藍(lán)寶石元件在該波段的平均透射率高達(dá)98.7%,相對(duì)雙面拋光藍(lán)寶石樣品透射率提升11.0%左右,實(shí)現(xiàn)了藍(lán)寶石表面的寬帶增透;對(duì)具有復(fù)合結(jié)構(gòu)的藍(lán)寶石元件進(jìn)行了濕度驗(yàn)證和高低溫循環(huán)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)前后透射率曲線無明顯變化,且無明顯水吸收,說明該元件具有很好的環(huán)境適用性。 

【文章來源】：中國激光. 2020,47(03)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

拋物錐體周期微結(jié)構(gòu)示意圖

FDTD Solutions模擬示意圖

根據(jù)光柵方程,當(dāng)光線從空氣正入射到微結(jié)構(gòu)表面時(shí),在透射區(qū)域不存在高級(jí)次衍射,只存在0級(jí)衍射,微結(jié)構(gòu)的周期為T<λ0/ns,其中λ0為入射波長,ns為基底材料的折射率[8]。藍(lán)寶石基底材料在1.5 μm波長處的折射率ns約為1.73,為滿足所有透射區(qū)域僅存在0級(jí)衍射,λ0取最小值1.5 μm,所對(duì)應(yīng)的微結(jié)構(gòu)周期T應(yīng)小于860 nm。為控制單一變量,取底部占空比d/T=1,高度H為800 nm,模擬周期T分別為500、600、700、800、900、1000 nm時(shí)的單面透射率變化曲線,如圖3所示。當(dāng)微結(jié)構(gòu)周期T<860 nm時(shí),隨周期值的增加,整個(gè)波段范圍內(nèi)的透射率略有提升;當(dāng)微結(jié)構(gòu)周期達(dá)到900 nm和1000 nm時(shí),隨周期值的增加,低波段透射率變化明顯。這是由于當(dāng)周期T大于臨界值860 nm時(shí),首先會(huì)在低波段出現(xiàn)更高的衍射級(jí)次,從而導(dǎo)致透射率降低。圖4 不同d/T時(shí)透射率隨波長的變化曲線

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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