CN104035146A - 二氧化碲基底上的一种中短波红外增透膜 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了本发明公开了二氧化碲基底上的一种中短波红外增透膜，该增透膜使用了硫化锌(ZnS)和氟化镱(YbF3)为不同折射率的膜层材料，使用离子源辅助沉积与合适的基底烘烤温度等特定工艺条件，在基底的两个表面分别沉积8层非规整的膜层。该增透膜元件可以使得在1.25～4.0微米(μm)区间具有良好的透光效果，平均透过率＞95％。TeO2晶体是一种优质的声光晶体，广泛应用于声光调制器，该增透膜可以有效提高声光调制器的光学效率，在宽光谱应用方面呈现出明显优势。

Description

二氧化碲基底上的一种中短波红外增透膜
技术领域
本发明涉及一种中短波红外增透膜，，具体指在二氧化碲基底上的一种中短波红外增透膜。
背景技术
增透膜又称减反膜，在光学元件中，由于元件表面的反射作用而使光能损失，为了减少元件表面的反射损耗，常在光学元件表面沉积透明介质薄膜，使得元件达到减反增透的效果。最初的增透膜是通过在元件表面沉积单层增透薄膜材料实现的，这只能对单一特定波长的电磁波增透。为了在更大范围内和更多波长实现增透，可以利用沉积多层膜来实现。随着对增透膜的研究经验，发现了更多的可以作为增透膜的材料，同时由于镀膜技术的发展，增透膜的应用广泛涉及工业、农业、科研等多个行业。
二氧化碲单晶是一种无色透明的压电晶体，具有光学、声学及压电的多种性能及特征。在激光出现后，声光偏转、调制技术的发展很大程度取决于声光材料的性能。二氧化碲晶体既有低声速又有高折射率，是一种优质的声光晶体。
折射率较大的声光晶体必然伴随着较大的反射损耗，在晶体的光通道两面沉积增透膜，减小反射损耗，提高探测器的响应显得尤为重要。二氧化碲晶体在0.5～4.0μm波长范围内几乎无衰减的透过，适合宽光谱的声光调控。
发明内容
本发明提出设计了二氧化碲基底上的一种中短波红外增透膜，可以使用在声光调制设备中较少反射损耗，增强信号强度，提高探测器响应。
本发明的技术方案是：在双面抛光的二氧化碲声光晶体的通光面的两个表面分别交替沉积ZnS膜层和YbF3膜层。
本发明的增透膜由正面膜系1、基片2和背面膜系3组成，在基底的一面沉积正面膜系1，在基底的另一面沉积反面膜系3。
正面膜系1的膜系结构为：
基底/0.314H0.025L1.961H0.078L0.496H0.257L0.258H0.894L/空气
背面膜系3的膜系结构为：
基底/0.28H0.022L1.638H0.076L0.396H0.227L0.204H0.743L/空气
其中，其中，H表示一个λ0/4光学厚度的ZnS膜层，L表示一个λ0/4光学厚度的YbF3膜层，λ0为中心波长，H与L前的数字为膜层的厚度比例系数。
由于本发明增透膜的增透波段范围较宽，故采用8层膜系结构，使得在1.25～4.0μm的范围内都得到良好的增透效果。
本发明由于增透光谱区域内包含水汽吸收区，为了降低影响，薄膜沉积拟采用离子束辅助沉积方式，选择适当的阳极电压和阴极电流，可以有效地降低水汽吸收影响。
本发明优点在于：提出了二氧化碲基底的一种中短波红外增透膜，增透区域光谱范围为1.25～4.0μm，平均透过率大于95％，可以很好的应用于声光调制设备中，增强信号强度，提高探测器响应。
附图说明
图1为二氧化碲基底的一种中短波红外增透膜正面及背面膜系排列的剖面结构示意图。图中(1)为正面膜系，(2)为二氧化碲基片，(3)为背面膜系。
图2为二氧化碲晶体的光谱透过率曲线。
图3为二氧化碲基底的一种中短波红外增透膜的光谱透过率曲线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进一步详细说明。
本发明增透膜光谱增透范围为1.25～4.0μm。选用在所需光谱范围内合适的光学薄膜材料，以ZnS为高折射率材料，YbF3为低折射率材料。
本发明增透膜膜系为多层膜非规整膜系结构。膜系沉积采用石英晶体监控为主，光学直接监控为辅的监控方式，控制膜层厚度沉积误差，得到接近设计的结果。选取中心波长为2.5μm，膜系结构通过膜系设计软件优化，得到正面膜系1的膜系结构为：
基底/0.314H0.025L1.961H0.078L0.496H0.257L0.258H0.894L/空气背面膜系3的膜系结构为：
基底/0.28H0.022L1.638H0.076L0.396H0.227L0.204H0.743L/空气
其中，H表示一个λ0/4光学厚度的ZnS膜层，L表示一个λ0/4光学厚度的YbF3膜层。中心波长λ0为2.5μm。H与L前的数字为膜层的厚度比例系数。
为减小2.7～3.0μm的水汽吸收，薄膜沉积采用离子源辅助轰击，选择阳极电压为190伏特，阴极电流为4安培，基片沉积温度控制在180±2℃、以及合适的蒸发速率等工艺控制可有效地降低水汽吸收的影响。

Claims (1)

1.二氧化碲基底上的一种中短波红外增透膜，其结构为：在基底的一面沉积正面膜系(1)，在基底的另一面沉积反面膜系(3)，其特征在于：
a、所述的正面膜系(1)的膜系结构为：
基底/0.314H0.025L1.961H0.078L0.496H0.257L0.258H0.894L/空气其中，H表示一个λ0/4光学厚度的ZnS膜层，L表示一个λ0/4光学厚度的YbF3膜层，λ0为中心波长，H与L前的数字为膜层的厚度比例系数；
b、所述的反面膜系(3)的膜系结构为：
基底/0.28H0.022L1.638H0.076L0.396H0.227L0.204H0.743L/空气其中，H表示一个λ0/4光学厚度的ZnS膜层，L表示一个λ0/4光学厚度的YbF3膜层，H与L前的数字为膜层的厚度比例系数。
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