CN115494565A - 一种防护激光的红外减反膜、制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防护激光的红外减反膜、制备方法和应用，涉及红外镀膜技术领域，所述红外减反膜以硫化锌为基底，其膜系结构具体为：sub/si/ybf3/si/ybf3/si/ybf3/si/ybf3/si/ybf3/si/ybf3/si/ybf3/si/ybf3/air。本发明红外减反膜既能够有效对1064nm波段的激光进行反射，又能够对红外3000‑5000nm的波段高透过，且在1064nm波段处反射率接近100％，在3000～5000nm波段透过率接近100％，其膜层更少，厚度更薄。

Description

一种防护激光的红外减反膜、制备方法和应用
技术领域
本发明涉及红外镀膜技术领域，具体涉及一种防护激光的红外减反膜、制备方法和应用。
背景技术
在军用红外光电系统中特别容易受到大功率激光的致盲伤害，激光波段常见1064nm，中波红外3000-5000nm是红外探测器常用窗口，因此，红外中波探测器在光学上需要对3000-5000nm的波段高透过，同时对1064nm的激光高反射。
现有专利如中国专利公开号为：CN1439900A，该专利的名称为“一种激光防护膜及其制作方法”，该专利公开了其膜系由基片(Sub)、氧化物膜层(H)、氧化硅膜层(L)组成，膜系结构为：Sub/(HL)PH0.5L/Air；其中，氧化物膜层/氧化硅膜层((HL)P)的对数P＝9～15；氧化物膜层(H)的厚度为λ/4(λ为激光波长＝1.315μm，下同)；氧化硅膜层(L)的厚度为λ/4，Air——空气。其能够反射1.06μm和1.315μm波长的激光，让其他波长的光线透过，以达到防护的效果。
现有技术的不足之处在于：如上述专利中，激光防护膜的膜层较多，且在中波红外3-5μm波段，其透过率无法做到接近100％。因此，本领域技术人员提供了一种防护激光的红外减反膜、制备方法和应用，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种防护激光的红外减反膜、制备方法和应用，以解决现有技术中的上述不足之处。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种防护激光的红外减反膜，所述红外减反膜以硫化锌为基底，其膜系结构具体为：
sub/si/ybf3/si/ybf3/si/ybf3/si/ybf3/si/ybf3/si/ybf3/si/ybf3/si/ybf3/air；
所述膜系结构具体厚度为：sub/si为25～35nm/ybf3为194～204nm/si为65～75nm/ybf3为242～252nm/si为20～30nm/ybf3为267～277nm/si为33～43nm/ybf3为249～259nm/si为36～46nm/ybf3为211～221nm/si为115～125nm/ybf3为88～98nm/si为90～100nm/ybf3为117～127nm/si为113～123nm/ybf3为674～684nm/air。
作为上述技术方案的进一步描述：所述膜系结构具体厚度为：sub/si为30nm/ybf3为199nm/si为70nm/ybf3为247nm/si为25nm/ybf3为272nm/si为38nm/ybf3为254nm/si为41nm/ybf3为216nm/si为120nm/ybf3为93nm/si为95nm/ybf3为122nm/si为118nm/ybf3为679nm/air。
作为上述技术方案的进一步描述：所述硅和氟化镱的波长范围均为1～8um，具有较好的光谱透过性能。
作为上述技术方案的进一步描述：所述红外减反膜采用蒸发镀膜制得。
一种防护激光的红外减反膜的制备方法，具体包括以下步骤：
S01：将硫化锌基底置于真空镀膜机内，抽真空至1.5*10-3Pa，抽真空的同时开启加热，真空度达到后开启霍尔离子源，进行离子清洗；
S02：按照膜系结构及厚度，进行镀膜处理，镀膜全程使用离子辅助。
其镀膜过程中使用离子辅助沉积能够改善硅和氟化镱的结合力。
作为上述技术方案的进一步描述：所述S01中的加热温度为100～180℃。
作为上述技术方案的进一步描述：所述S01中的离子清洗参数为：中和电流0.5～0.8A、中和气流量6～8sccm、阳极电压200～260V、阳极电流1～4A、氩气流量比例100％。
作为上述技术方案的进一步描述：所述S02中镀硅膜时采用电子束蒸发，蒸发速率为0.5nm/s，镀氟化镱膜时采用电阻加热蒸发，蒸发速率为0.7nm/s。
作为上述技术方案的进一步描述：所述S02中离子辅助参数为：中和电流0.3～0.5A、中和气流量5～7sccm、阳极电压150～200V、阳极电流0.5～2A、氩气流量比例100％。
作为上述技术方案的进一步描述：所述S02中的镀膜压力为5.0-3Pa。
一种防护激光的红外减反膜的应用，所述红外减反膜在红外窗口上的应用。
在上述技术方案中，本发明提供的一种防护激光的红外减反膜、制备方法和应用具备的有益效果：
本发明红外减反膜既能够有效对1064nm波段的激光进行反射，又能够对红外3000-5000nm的波段高透过，且在3000～5000nm波段透过率接近100％，既可避免激光带来的致盲伤害，又不影响中波段的探测，其膜层更少，有效降低生产周期和成本，对保护军用光电系统预防激光致盲伤害起着重要作用。
应当理解，前面的一般描述和以下详细描述都仅是示例性和说明性的，而不是用于限制本公开。
本申请文件提供本公开中描述的技术的各种实现或示例的概述，并不是所公开技术的全部范围或所有特征的全面公开。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1提供的一种防护激光的红外减反膜的光谱效果图。
具体实施方式
为使得本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，还可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
请参阅图1，
实施例1
将规格D25*2的硫化锌镜片经过超声波清洗干净，置于真空镀膜机内，设备抽真空至1.5*10-3Pa，抽真空的同时开启加热温度设定150℃，真空度达到后开启霍尔离子源，设置中和电流0.6A、中和气流量8sccm、阳极电压240V、阳极电流4A、氩气流量比例100％，进行离子清洗，清洗时间为200s，清洗完成后，根据膜系结构及具体膜层厚度进行镀膜处理，膜系结构为：sub/si为30nm/ybf3为199nm/si为70nm/ybf3为247nm/si为25nm/ybf3为272nm/si为38nm/ybf3为254nm/si为41nm/ybf3为216nm/si为120nm/ybf3为93nm/si为95nm/ybf3为122nm/si为118nm/ybf3为679nm/air，镀膜全程使用离子辅助，离子源参数为中和电流0.3A、中和气流量6sccm、阳极电压180V，阳极电流2A、氩气流量比例100％，镀膜速率SI为0.5nm/s，YBF3为0.7nm/s，镀完所有膜层恒温20min后关闭加热，待温度降至100℃取片即可。
用红外光谱仪对上述实施例1中镀膜后的产品进行光谱测试，具体测试结果详见附图1，其中，X坐标为光波长度，Y坐标为透过率。
由附图1可知，本发明制备方法制得的红外减反膜，其在1064nm波段处接近0投射，即反射率接近100％，在3000～5000nm波段透过率接近100％，在3600～4700nm波段透过率为100％，因此，本发明红外减反膜能够对红外1064nm波长的激光高反射，同时能够对红外中波3000～5000nm的波长高透过。
实施例2
将规格D20*1的硫化锌镜片经过脱脂棉加酒精丙酮混合液擦拭干净，置于真空镀膜机内，设备抽真空至1.5*10-3Pa，抽真空的同时开启加热温度设定140℃，真空度达到后开启霍尔离子源，设置中和电流0.5A、中和气流量6sccm，阳极电压220V、阳极电流2A、氩气流量比例100％，进行离子清洗，清洗时间300s，清洗完成后，根据膜系结构及具体膜层厚度进行镀膜处理，膜系结构为：sub/si为32nm/ybf3为196nm/si为73nm/ybf3为249nm/si为26nm/ybf3为270nm/si为35nm/ybf3为258nm/si为40nm/ybf3为220nm/si为122nm/ybf3为95nm/si为98nm/ybf3为125nm/si为120nm/ybf3为680nm/air，镀膜全程使用离子辅助，离子源参数为中和电流0.3A、中和气流量6sccm、阳极电压180V、阳极电流2A、氩气流量比例100％，镀膜速率SI为0.5nm/s，YBF3为0.7nm/s，镀完所有膜层恒温30min后关闭加热，待温度降至100℃取片即可。
采用上述方法镀制的红外减反膜的光谱测试结果与图1近似，在1064nm波段处反射率接近100％，在3000～5000nm波段透过率接近100％。
实施例3
将规格D25*2的硫化锌镜片经过超声波清洗干净，置于真空镀膜机内，设备抽真空至1.5*10-3Pa，抽真空的同时开启加热温度设定100℃，真空度达到后开启霍尔离子源，设置中和电流0.7A、中和气流量7sccm、阳极电压200V、阳极电流1A、氩气流量比例100％，进行离子清洗，清洗时间为300s，清洗完成后，根据膜系结构及具体膜层厚度进行镀膜处理，膜系结构为：sub/si为25nm/ybf3为194nm/si为65nm/ybf3为242nm/si为20nm/ybf3为267nm/si为33nm/ybf3为249nm/si为36nm/ybf3为211nm/si为115nm/ybf3为88nm/si为90nm/ybf3为117nm/si为113nm/ybf3为674nm/air，镀膜全程使用离子辅助，离子源参数为中和电流0.4A、中和气流量5sccm、阳极电压150V，阳极电流0.5A、氩气流量比例100％，镀膜速率SI为0.5nm/s，YBF3为0.7nm/s，镀完所有膜层恒温20min后关闭加热，待温度降至100℃取片即可。
采用上述方法镀制的红外减反膜的光谱测试结果与图1近似，在1064nm波段处反射率接近100％，在3000～5000nm波段透过率接近100％。
实施例4
将规格D25*2的硫化锌镜片经过超声波清洗干净，置于真空镀膜机内，设备抽真空至1.5*10-3Pa，抽真空的同时开启加热温度设定180℃，真空度达到后开启霍尔离子源，设置中和电流0.8A、中和气流量8sccm、阳极电压260V、阳极电流3A、氩气流量比例100％，进行离子清洗，清洗时间为200s，清洗完成后，根据膜系结构及具体膜层厚度进行镀膜处理，膜系结构为：sub/si为35nm/ybf3为204nm/si为75nm/ybf3为252nm/si为30nm/ybf3为277nm/si为43nm/ybf3为259nm/si为46nm/ybf3为221nm/si为125nm/ybf3为98nm/si为100nm/ybf3为127nm/si为123nm/ybf3为684nm/air，镀膜全程使用离子辅助，离子源参数为中和电流0.5A、中和气流量7sccm、阳极电压200V，阳极电流1A、氩气流量比例100％，镀膜速率SI为0.5nm/s，YBF3为0.7nm/s，镀完所有膜层恒温30min后关闭加热，待温度降至100℃取片即可。
采用上述方法镀制的红外减反膜的光谱测试结果与图1近似，在1064nm波段反射率接近100％，在3000～5000nm波段透过率接近100％。
综上，本发明红外减反膜既能够有效对1064nm波段的激光进行反射，又能够对红外3000-5000nm的波段高透过，且在1064nm波段处反射率接近100％，在3000～5000nm波段透过率接近100％，本发明既可避免激光带来的致盲伤害，又不影响中波段的探测，其膜层更少，厚度更薄，采用本发明制备方法制备红外减反膜能够有效降低生产周期和成本，对保护军用光电系统预防激光致盲伤害起着重要作用。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种防护激光的红外减反膜，其特征在于：所述红外减反膜以硫化锌为基底，其膜系结构具体为：
sub/si/ybf3/si/ybf3/si/ybf3/si/ybf3/si/ybf3/si/ybf3/si/ybf3/si/ybf3/air；
所述膜系结构具体厚度为：sub/si为25～35nm/ybf3为194～204nm/si为65～75nm/ybf3为242～252nm/si为20～30nm/ybf3为267～277nm/si为33～43nm/ybf3为249～259nm/si为36～46nm/ybf3为211～221nm/si为115～125nm/ybf3为88～98nm/si为90～100nm/ybf3为117～127nm/si为113～123nm/ybf3为674～684nm/air。
2.根据权利要求1所述的一种防护激光的红外减反膜，其特征在于，所述膜系结构具体厚度为：sub/si为30nm/ybf3为199nm/si为70nm/ybf3为247nm/si为25nm/ybf3为272nm/si为38nm/ybf3为254nm/si为41nm/ybf3为216nm/si为120nm/ybf3为93nm/si为95nm/ybf3为122nm/si为118nm/ybf3为679nm/air。
3.根据权利要求1所述的一种防护激光的红外减反膜，其特征在于，所述红外减反膜采用蒸发镀膜制得。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的一种防护激光的红外减反膜的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S01：将硫化锌基底置于真空镀膜机内，抽真空至1.5*10-3Pa，抽真空的同时开启加热，真空度达到后开启霍尔离子源，进行离子清洗；
S02：按照膜系结构及厚度，进行镀膜处理，镀膜全程使用离子辅助。
5.根据权利要求4所述的一种防护激光的红外减反膜的制备方法，其特征在于，所述S01中的加热温度为100～180℃。
6.根据权利要求4所述的一种防护激光的红外减反膜的制备方法，其特征在于，所述S01中的离子清洗参数为：中和电流0.5～0.8A、中和气流量6～8sccm、阳极电压200～260V、阳极电流1～4A、氩气流量比例100％。
7.根据权利要求4所述的一种防护激光的红外减反膜的制备方法，其特征在于，所述S02中镀硅膜时采用电子束蒸发，蒸发速率为0.5nm/s，镀氟化镱膜时采用电阻加热蒸发，蒸发速率为0.7nm/s。
8.根据权利要求4所述的一种防护激光的红外减反膜的制备方法，其特征在于，所述S02中离子辅助参数为：中和电流0.3～0.5A、中和气流量5～7sccm、阳极电压150～200V、阳极电流0.5～2A、氩气流量比例100％。
9.根据权利要求4所述的一种防护激光的红外减反膜的制备方法，其特征在于，所述S02中的镀膜压力为5.0-3Pa。
10.一种基于权利要求1～3中任一项所述的防护激光的红外减反膜的应用，其特征在于：所述红外减反膜在红外窗口上的应用。
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