光學系統(tǒng)中,幾乎所有的光學元件表面都要鍍制各種各樣的薄膜以實現(xiàn)特定的光學性能。對于激光系統(tǒng)中的紅外窗口薄膜,除了要求其能夠改善系統(tǒng)的透射性能,提高成像質(zhì)量,還要求具有較高的抗激光損傷閾值。本文針對項目實際需求,基于薄膜光學的基本理論,結(jié)合電場強度特性,設計了用于窗口表面的長波通濾光膜和減反射膜的膜系結(jié)構(gòu),并采用離子束輔助熱蒸發(fā)沉積技術(shù)進行薄膜制備,通過制備工藝優(yōu)化和后續(xù)處理,獲得了所需的薄膜樣品。采用離子束輔助熱蒸發(fā)沉積技術(shù),在單拋Si基底上鍍制高、低折射率材料ZnS和MgF₂單層膜,確定了薄膜制備工藝參數(shù)和光學常數(shù)（n和k）。綜合考慮光譜性能和電場強度分布,用TFCale膜系軟件設計了1.064μm高反、1.2-3μm波段增透的長波通濾光片和1.2-3μm減反射膜,膜系結(jié)構(gòu)分別為:長波通膜系為G|4H2L1.5H2L2H1.5L2H4L|A,減反射膜膜系為G|3.5H3.5L|A。在雙拋Si基底兩個面分別鍍制長波通濾光膜和減反射膜,并對薄膜器件的光譜特性和激光損傷閾值進行測試,測得在1.2-3μm波段,峰值透過率達到98.48%,平均透過率為92.35%,1.0... 

【文章來源】：西安工業(yè)大學陜西省

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

薄膜樣品理論與實測透過率曲線圖

范圍里內(nèi)平均透過率為98.01%，在1.0-1.3μm范圍里平均透過率為97.04%。進一步分析了膜層厚度對透過率的影響，結(jié)果為實測樣品厚度比理論設計值厚，其透過率曲線略往長波方向漂移，結(jié)果如圖1.3所示。(a)理論透過率曲線圖 (b)實測透過率曲線圖圖1.3 可見及近紅外波段理論優(yōu)化及實測透過率曲線圖[32]Karen D. Hendrix[33]對可見光的單點和多點陷波濾光片進行設計和鍍制。實現(xiàn)400-750nm 波段的通帶透過率T＞90%。隨后Valery G.Zhupanov[34]以BK7玻璃為基底，通過針優(yōu)化技術(shù)設計36層的三線（480,535和650nm）負濾光片，采用離子束輔助沉積技術(shù)（IBAD）鍍制樣品。實現(xiàn)在三個反射帶處反射率R＞80%。G.A. Muranova[35]等設計四個波段（355、532、1064和1540nm）和六個波段（355、532、694、1064、1315和1540nm）六波段均抑制的多層薄膜濾光片，滿足透過率小于0.1%，可見光范圍的透過率為50%。因此，薄膜材料的選擇、膜系設計優(yōu)化加快了薄膜技術(shù)發(fā)展，為薄膜的計算與設計提供便利。隨著工藝的優(yōu)化，從最初傳統(tǒng)膜系方法規(guī)整膜系演變到現(xiàn)在的非規(guī)整膜系結(jié)構(gòu)，采用不同膜系結(jié)構(gòu)相結(jié)合的多種混合方法，可實現(xiàn)各種特定波段設計要求的光學薄膜，從而提升近紅外探測系統(tǒng)在薄膜元件的光譜性能。1.2.2 薄膜膜料對激光損傷閾值的影響自激光器誕生起

等通過工藝參數(shù)的優(yōu)化，在ZnS基底上實現(xiàn)1.064μm高反，3-5μm高透的紅外雙波段濾光片。對樣品進行離子束和退火處理，最終獲得樣品抗激光損傷閾值，如圖1.4所示。(a)低能離子轟擊前后LIDT值示意圖 (b)真空退火處理前后LIDT值示意圖圖1.4 后續(xù)處理前后薄膜樣品LIDT值示意圖[57]Alireza Bananej和Amir Hassanpour[58]制備TiO2和ZrO2薄膜多層膜，通過300℃1h的退火處理，最終獲得樣品的損傷閥值分別為9.79J/cm2和10.17J/cm2（1064nm，20ns）。張蕾[59]

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3511112