CN112162342B - 一种特殊的红外滤光片及其镀膜方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光学技术领域，具体涉及一种特殊的红外滤光片及其镀膜方法；其具体技术内容包括膜料采用1.5‑7um不透光但在7‑14um透光，且折射率相差较大，所述膜料优选类金刚石膜DLC和减反射膜AR，并且其制备方法包括膜堆设计、膜料选择、镀制；本发明所述的一种特殊的红外滤光片及其镀膜方法，使其在满足滤波技术要求的同时尽可能减少膜层层数，减少膜料品种，得到薄而耐用的膜系，减少制造膜系工艺总消耗的成本。
Description
技术领域
本发明涉及光学技术领域，具体涉及一种特殊的红外滤光片及其镀膜方法。
背景技术
随着人工智能产品的加速发展，很多智能产品的企业都需要用到红外滤光片来做红外感应，可以说红外滤光片是智能产品中必不可缺的一个关键零件。然而红外滤光片的制造，目前还存在很多问题，如：
(1)膜料的选择多为AR+AR(减反射膜)镀膜方式，该种方式成膜的特点是膜层厚度大，膜层多，且膜的牢固度难以掌控；
(2)膜系设计上的膜堆的设计和选择方法不成熟，膜堆设计时很难得到好的滤波效果或者会使膜层增加，膜的总厚度增加，致使制造膜时的成本和时间增加；
(3)目前镀制滤光片的方法费时费力，但大部分做一个膜系所花时间都需要数个小时。
因此急需一种新的红外滤光片制造技术解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种特殊的红外滤光片及其镀膜方法，使其在满足滤波技术要求的同时尽可能减少膜层层数，减少膜料品种，得到薄而耐用的膜系，减少制造膜系工艺总消耗的成本。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种特殊的红外滤光片，包含多种膜料组成，所述膜料采用1.5～7um不透光但在7～14um透光的，且各膜料之间折射率差值＞2。
进一步的：所述膜料优选类金刚石膜DLC和减反射膜AR。
进一步的，所述类金刚石膜DLC选用的膜料为丁烷和氩气，所述减反射膜AR选用的膜料为PbTe和ZnSe。
另外本发明还包括上述特殊的红外滤光片镀膜方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
1)膜堆设计：采用非常规和非对称设计，设计软件采用TFC设计软件，设计的基础为高折射率(H)PbTe与低折射率(L)ZnSe的堆叠，截止反射为(LH)^*,减反射增透为(HL)^*，中心参考波长取8900nm，PbTe的参考光学厚度为0.4qw，ZnSe的参考光学厚度为0.25qw，计算出截止段膜堆的常数和透过段的常数；
2)膜料选择：选用DLC膜和AR膜进行制造，外露面镀DLC膜，第二面镀AR膜，其中DLC膜选用的膜料为丁烷和氩气，镀制方法采用射频离子镀，AR膜选用的膜料为PbTe和ZnSe；
3)镀制：镀制过程为高温真空环境下镀制，温度为230℃～240℃，镀制完成后在该温度下保持20min后自然降温，到110℃时取件，真空度为0.003pa时开始镀制。
进一步的：所述外露面DLC膜镀制方法为：保持真空度为0.005pa以下，之后氩气充量 150sccm，调压保持真空5pa,射频功率1200W，清洗5min，之后氩气充量30sccm，丁烷充量60sccm，调压保持真空5pa，射频功率1350W，镀制14min，透过峰值为10um，镀制完成后冷却15min。
进一步的，所述第二面AR膜镀制方法为：保持真空度0.003pa以下，温度加热到230℃，保温40min。
进一步的，所述AR膜中PbTe膜料采用钼舟蒸发，第一段预熔功率30％，预熔2分钟，第二段预熔功率35％，预熔2分钟，设定速率1.6nm每秒，所述ZnSe膜料采用钼舟蒸发，第一段预熔功率40％，预熔1分钟30秒，第二阶段预熔功率45％，预熔时间2分钟，设定蒸发速率1.4nm每秒。
本发明的有益技术效果是：
(1)本发明通过对膜料的选择，使得所制作的红外滤光片膜层厚度大大降低，膜层数量大大减少，并且膜的牢固度得以极大提高；
(2)本发明所述方法制作红外滤光片镀膜，仅需要3～5小时即可完成，相比以前动辄12～20小时，镀制时间大大缩短；
(3)采用本发明所述方法镀制完成后的镜片浸泡盐水做盐雾试验均无反应，表面做胶带拉扯试验无脱膜现象,做耐高低温冲击试验后零件面无变化；
(4)使用本发明所述的方法在锗基片上做滤光膜，截止波段为1.5-6.5um,平均透过率<0.7％；7-14um平均透过率>70％。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
一种特殊的红外滤光片，包含多种膜料组成，所述膜料采用1.5～7um不透光但在7～14um 透光的，且各膜料之间折射率差值＞2，这样可以少做很多截止波段的膜层，只考虑透光段的膜层，其中优选的是采用DLC(类金刚石膜)+AR(减反射膜)的方法制造，外露面镀DLC膜，第二面镀AR膜，DLC膜的作用主要为保护和增透，镀制设备为成都西沃克硬碳膜机，选用的膜料为丁烷和氩气，镀制方法为射频离子镀，AR膜的作用主要是截止和增透，镀制设备为成都西沃克ZZS-1100增透膜机，根据膜系和材料特点，所选用的膜料为PbTe和ZnSe，PbTe的材料特点为在1.5～3.2um波长时绝对吸收，且不能使用离子源辅助镀，使用会使其在透光带有很大吸收，从而达不到透过率，蒸发方式为升华型，用钼舟蒸发1.5比较合适，ZnSe的材料在1.5um～14um都有很好的透光性，且能用离子源辅助镀，蒸发方式同样为升华型，用钼舟蒸发。
根据两种材料特点，镀制过程为高温高真空环境下镀制，温度设定为230℃，保温半小时，不用离子源辅助镀；且蒸发速率不大于2纳米每秒。
一种特殊的红外滤光片的镀膜方法，具体包括以下步骤：
1)膜堆设计：采用非常规和非对称设计，设计软件采用TFC设计软件，设计的基础为高折射率(H)PbTe与低折射率(L)ZnSe的堆叠，截止反射为(LH)^*,减反射增透为(HL)^*，中心参考波长取8900nm，PbTe的参考光学厚度为0.4qw，ZnSe的参考光学厚度为0.25qw，计算出截止段膜堆的常数和透过段的常数；
2)膜料选择：选用DLC膜和AR膜进行制造，外露面镀DLC膜，第二面镀AR膜，其中DLC膜选用的膜料为丁烷和氩气，镀制方法采用射频离子镀，AR膜选用的膜料为PbTe和ZnSe；所述外露面DLC膜镀制方法为：保持真空度为0.005pa以下，之后氩气充量150sccm，调压保持真空5pa,射频功率1200W，清洗5min，之后氩气充量30sccm，丁烷充量60sccm，调压保持真空5pa，射频功率1350W，镀制14min，透过峰值为10um，镀制完成后冷却15min；所述第二面AR膜镀制方法为：保持真空度0.003pa以下，温度加热到230℃，保温40min；所述AR膜中PbTe膜料采用钼舟蒸发，第一段预熔功率30％，预熔2分钟，第二段预熔功率35％，预熔2分钟，设定速率1.6nm每秒，所述ZnSe膜料采用钼舟蒸发，第一段预熔功率40％，预熔1分钟30秒，第二阶段预熔功率45％，预熔时间2分钟，设定蒸发速率1.4nm每秒；
3)镀制：镀制过程为高温真空环境下镀制，温度为230℃～240℃，镀制完成后在该温度下保持20min后自然降温，到110℃时取件，真空度为0.003pa时开始镀制。
本发明通过对膜料的选择，使得所制作的红外滤光片膜层厚度大大降低，膜层数量大大减少，并且膜的牢固度得以极大提高；本发明所述方法制作红外滤光片镀膜，仅需要3～5小时即可完成，相比以前动辄12～20小时，镀制时间大大缩短；采用本发明所述方法镀制完成后的镜片浸泡盐水做盐雾试验均无反应，表面做胶带拉扯试验无脱膜现象,做耐高低温冲击试验后零件面无变化；使用本发明所述的方法在锗基片上做滤光膜，截止波段为1.5-6.5um,平均透过率<0.7％；7-14um平均透过率>70％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种特殊的红外滤光片镀膜方法，其特征在于，制备得到的种特殊的红外滤光片，包含多种膜料组成，所有的所述膜料均采用1.5～7um不透光但在7～14um透光的，且各膜料两两之间折射率差值＞2；所述膜料包括类金刚石膜DLC和减反射膜AR；所述类金刚石膜DLC选用的膜料为丁烷和氩气，所述减反射膜AR选用的膜料为PbTe和ZnSe，具体包括以下步骤：
1)膜堆设计：设计软件采用TFC设计软件，设计的基础为高折射率(H)PbTe与低折射率(L)ZnSe的堆叠，截止反射为(LH)^*,减反射增透为(HL)^*，中心参考波长取8900nm，PbTe的参考光学厚度为0.4qw，ZnSe的参考光学厚度为0.25qw，计算出截止段膜堆的光学常数和透过段的光学常数；
2)膜料选择：选用DLC膜和AR膜进行制造，外露面镀DLC膜，第二面镀AR膜，其中DLC膜选用的膜料为丁烷和氩气，镀制方法采用射频离子镀，AR膜选用的膜料为PbTe和ZnSe；
3)镀制：镀制过程为高温真空环境下镀制，温度为230℃～240℃，镀制完成后在该温度下保持20min后自然降温，到110℃时取件，真空度为0.003pa时开始镀制。
2.根据权利要求1所述的一种特殊的红外滤光片镀膜方法，其特征在于，所述外露面镀DLC膜镀制方法为：保持真空度为0.005pa以下，之后氩气充量150sccm，调压保持真空5pa,射频功率1200W，清洗5min，之后氩气充量30sccm，丁烷充量60sccm，调压保持真空5pa，射频功率1350W，镀制14min，透过峰值为10um，镀制完成后冷却15min。
3.根据权利要求2所述的一种特殊的红外滤光片镀膜方法，其特征在于，所述第二面镀AR膜镀制方法为：保持真空度0.003pa以下，温度加热到230℃，保温40min。
4.根据权利要求3所述的一种特殊的红外滤光片镀膜方法，其特征在于，所述AR膜中PbTe膜料采用钼舟蒸发，第一段预熔功率30％，预熔2分钟，第二段预熔功率35％，预熔2分钟，设定速率1.6nm每秒，所述ZnSe膜料采用钼舟蒸发，第一段预熔功率40％，预熔1分钟30秒，第二阶段预熔功率45％，预熔时间2分钟，设定蒸发速率1.4nm每秒。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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