CN202041668U - 一种ZnS红外光学窗口 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种ZnS红外光学窗口。所述的ZnS红外光学窗口的抗反射表面由ZnS衬底上柱状或孔洞面形的二维亚波长结构单元通过周期性排列而构成。制备时，先通过光刻技术把图形复制在涂覆于双面光学抛光的ZnS衬底上的光刻胶膜层中后，采用反应离子刻蚀技术在ZnS衬底上刻蚀出二维亚波长结构表面。本实用新型制备的具有抗反射表面的ZnS红外光学窗口，在8～12μm波段具有很好的红外透射性能。本实用新型所提供的具有抗反射表面的ZnS红外光学窗口，其抗反射表面由柱状或孔洞面形的二维亚波长结构单元周期性排列而成，结构参数较大、高宽比较小，准备方法简单、经济、效率高，抗反射效果理想。
Description
技术领域
本发明属于红外光学窗口技术领域，特别涉及一种具有抗反射表面的硫化锌(ZnS)红外光学窗口。
背景技术
硫化锌(ZnS)是长波红外波段(8～12μm)的最有前途的红外光学窗口材料之一，但是由于其表面反射太高，所以用作红外光学窗口时必须进行抗反射处理。目前，ZnS抗反射主要是通过抗反射薄膜来实现。但是抗反射薄膜是在衬底材料表面沉积一层或多层不同的其他材料，而多层材料间的折射率匹配、界面及附着性等一直是光学薄膜所面临的问题。抗反射表面是一种完全不同于抗反射薄膜的技术，是在衬底材料本身的表面上刻蚀制备出来的一种微纳米结构排列而成的表面，与衬底浑然一体；此外，可通过调整抗反射表面的结构参数(周期、占空比及高度)而达到与衬底折射率的匹配。因此，抗反射表面克服了抗反射薄膜所面临的折射率匹配、界面及附着性等问题。
与本发明最接近的现有技术，是文献“红外透射材料抗反射表面织构的设计、制备和测量性能”(Douglas S.Hobbs and Bruce D.MacLeod.“Design，fabrication，andmeasured performance of anti-reflecting surface textures in infrared transmittingmaterials”。Proceedings of SPIE，2005，5786：349-364)和文献“高性能抗反射表面浮雕微结构的最新发展”(Douglas S.Hobbs，Bruce D.MacLeod and Juanita R.Riccobono.“Update on the development of high performance anti-reflecting surface reliefmicro-structures”.Proceedings of SPIE，2007，6545：65450Y)中所公开报道的ZnS红外光学窗口的抗反射表面的设计和制备。其中，ZnS红外光学窗口的抗反射表面的设计参数为：圆锥面形、周期1.2μm、高度2.8μm；制备所得到的ZnS红外光学窗口的抗反射表面的参数为：圆锥面形、周期2.9μm、高度3.4μm。制备所采用的技术是激光干涉光刻和等离子体刻蚀。
在上述现有技术中，ZnS红外光学窗口的抗反射表面的结构周期小、高度大(大于周期)，这一方面增加了制备的工艺难度和代价，另一方面影响到抗反射表面在使用过程中的耐久性；没有给出抗反射表面结构的占空比(又称填充因子)，而占空比是决定抗反射表面的红外透射性能的很重要的结构参数；没有公开制备技术中的具体工艺参数；所采用激光干涉光刻，对环境比较敏感、要求非常苛刻，所以技术难度及成本高。抗反射亚波长结构的制备工艺仍然是实现其应用的关键。
发明内容
为了克服现有技术存在的制备工艺难度大，成本高的不足，本发明提出了一种ZnS红外光学窗口。
本发明用双面光学抛光的ZnS衬底进行单面刻蚀而成。所述的ZnS红外光学窗口的抗反射表面为由若干个柱状面形或孔洞面形二维亚波长结构单元周期性排列而成的二维亚波长结构表面。柱状或孔洞面形二维亚波长结构单元周期性排列时，在平行于ZnS衬底上表面的x方向和y方向上，若干个柱状或孔洞面形二维亚波长结构单元排列周期T、占空比f以及二维亚波长结构单元的宽度w、二维亚波长结构单元间的间隔d分别相等，即具有对称性，其中占空比f＝w/T。所述的柱状或孔洞面形二维亚波长结构单元排列周期T为3.0～4.0μm，占空比f为50～80％，高度h为1.0～2.5μm。
所述的柱状面形二维亚波长结构单元是在ZnS衬底的一个表面上的单个凸台，所述的孔洞面形二维亚波长结构单元是在ZnS衬底的一个表面上的单个盲孔。
本发明在二维亚波长结构表面的刻蚀区域，其折射率为空气的折射率(1.0)，在二维亚波长结构表面的未刻蚀区域，其折射率为ZnS的折射率(～2.2)，所以平均来看，二维亚波长结构表面的折射率比空气的折射率大、比ZnS衬底的折射率低，因此可以起到很好的抗反射(或增透)效果。结果表明，如图5所示，具有抗反射表面的ZnS红外光学窗口，在8～12μm波段的透射率有了明显提高，透射率最大增加高达13％，8～12μm波段的平均透射率增加高达10％。
与现有技术相比较，本发明采用了传统的掩模光刻及等离子体刻蚀技术，制备工艺简单、易于实现，适合规模生产。本发明所提供的具有抗反射表面的ZnS红外光学窗口，其抗反射表面由柱状或孔洞面形的二维亚波长结构单元周期性排列而成，结构参数较大、高宽比较小，所以制备工艺难度及成本低。
附图说明
图1是具有柱状面形二维亚波长结构单元周期性排列构成的抗反射表面的ZnS红外光学窗口的结构示意图。其中a是主视图，b是俯视图。
图2是具有孔洞面形二维亚波长结构单元周期性排列构成的抗反射表面的ZnS红外光学窗口的结构示意图。其中a是主视图，b是俯视图。图中：
T.周期 h.高度 w.结构单元宽度 d.结构单元间的间隔。
具体实施方式
实施例1
本实施例是一种ZnS红外光学窗口，用双面光学抛光的ZnS衬底进行单面刻蚀而成。所述的ZnS红外光学窗口的抗反射表面为由若干个柱状面形二维亚波长结构单元周期性排列而成的二维亚波长结构表面。所述的柱状面形二维亚波长结构单元为在ZnS衬底的一个表面上的单个凸台。柱状面形二维亚波长结构单元周期性排列时，在平行于ZnS衬底上表面的x方向和y方向上，若干个柱状面形二维亚波长结构单元排列周期T、占空比f以及二维亚波长结构单元的宽度w、二维亚波长结构单元间的间隔d分别相等，即具有对称性，其中占空比f＝w/T。本实施例中，柱状面形二维亚波长结构单元排列周期T为4.0μm，占空比f为50％，高度h为1.68μm，宽度w为2.0μm，间隔d为2.0μm。ZnS衬底上单面制备这种抗反射表面后，透射率最大增加10.5％，8～12μm波段的平均透射率增加6.8％。
实施例2
本实施例是一种ZnS红外光学窗口，用双面光学抛光的ZnS衬底进行单面刻蚀而成。所述的ZnS红外光学窗口的抗反射表面为由若干个孔洞面形二维亚波长结构单元周期性排列而成的二维亚波长结构表面。所述的孔洞面形二维亚波长结构单元为在ZnS衬底的一个表面上的单个盲孔。孔洞面形二维亚波长结构单元周期性排列时，在平行于ZnS衬底上表面的x方向和y方向上，若干个孔洞面形二维亚波长结构单元排列周期T、占空比f以及二维亚波长结构单元的宽度w、二维亚波长结构单元间的间隔d分别相等，即具有对称性，其中占空比f＝w/T。本实施例中，孔洞面形二维亚波长结构单元排列周期T为3.6μm，占空比f为58％，高度h为1.6μm，宽度w为2.09μm，间隔d为1.51μm。ZnS衬底上单面制备这种抗反射表面后，透射率最大增加6.5％，8～12μm波段的平均透射率增加4.5％。
实施例3
本实施例是一种ZnS红外光学窗口，用双面光学抛光的ZnS衬底进行单面刻蚀而成。所述的ZnS红外光学窗口的抗反射表面为由若干个柱状面形二维亚波长结构单元周期性排列而成的二维亚波长结构表面。所述的柱状面形二维亚波长结构单元为在ZnS衬底的一个表面上的单个凸台。柱状面形二维亚波长结构单元周期性排列时，在平行于ZnS衬底上表面的x方向和y方向上，若干个柱状面形二维亚波长结构单元排列周期T、占空比f以及二维亚波长结构单元的宽度w、二维亚波长结构单元间的间隔d分别相等，即具有对称性，其中占空比f＝w/T。本实施例中，柱状面形二维亚波长结构单元排列周期T为3.0μm，占空比f为60％，高度h为2.5μm，宽度w为1.8μm，间隔d为1.2μm。ZnS衬底上单面制备这种抗反射表面后，透射率最大增加13％，8～12μm波段的平均透射率增加10％。
实施例4
本实施例是一种红外光学窗口，用双面光学抛光的ZnS衬底进行单面刻蚀而成。所述的ZnS红外光学窗口的抗反射表面为由若干个孔洞面形二维亚波长结构单元周期性排列而成的二维亚波长结构表面。所述的孔洞面形二维亚波长结构单元为在ZnS衬底的一个表面上的单个盲孔。孔洞面形二维亚波长结构单元周期性排列时，在平行于ZnS衬底上表面的x方向和y方向上，若干个孔洞面形二维亚波长结构单元排列周期T、占空比f以及二维亚波长结构单元的宽度w、二维亚波长结构单元间的间隔d分别相等，即具有对称性，其中占空比f＝w/T。本实施例中，孔洞面形二维亚波长结构单元排列周期T为3.6μm，占空比f为80％，高度h为2.2μm，宽度w为2.88μm，间隔d为0.72μm。ZnS衬底上单面制备这种抗反射表面后，透射率最大增加12.8％，8～12μm波段的平均透射率增加9.6％。
实施例5
本实施例是一种红外光学窗口，用双面光学抛光的ZnS衬底进行单面刻蚀而成。所述的ZnS红外光学窗口的抗反射表面为由若干个柱状面形二维亚波长结构单元周期性排列而成的二维亚波长结构表面。所述的柱状面形二维亚波长结构单元为在ZnS衬底的一个表面上的单个凸台。柱状面形二维亚波长结构单元周期性排列时，在平行于ZnS衬底上表面的x方向和y方向上，若干个柱状面形二维亚波长结构单元排列周期T、占空比f以及二维亚波长结构单元的宽度w、二维亚波长结构单元间的间隔d分别相等，即具有对称性，其中占空比f＝w/T。本实施例中，柱状面形二维亚波长结构单元排列周期T为4.0μm，占空比f为50％，高度h为1.23μm，宽度w为2.0μm，间隔d为2.0μm。ZnS衬底上单面制备这种抗反射表面后，透射率最大增加13％，8～12μm波段的平均透射率增加6.5％。
实施例6
本实施例是一种ZnS红外光学窗口，用双面光学抛光的ZnS衬底进行单面刻蚀而成。所述的ZnS红外光学窗口的抗反射表面为由若干个柱状面形二维亚波长结构单元周期性排列而成的二维亚波长结构表面。所述的柱状面形二维亚波长结构单元为在ZnS衬底的一个表面上的单个凸台。柱状面形二维亚波长结构单元周期性排列时，在平行于ZnS衬底上表面的x方向和y方向上，若干个柱状面形二维亚波长结构单元排列周期T、占空比f以及二维亚波长结构单元的宽度w、二维亚波长结构单元间的间隔d分别相等，即具有对称性，其中占空比f＝w/T。本实施例中，柱状面形二维亚波长结构单元排列周期T为3.3μm，占空比f为66％，高度h为1.0μm，宽度w为2.18μm，间隔d为1.12μm。ZnS衬底上单面制备这种抗反射表面后，透射率最大增加7.4％，8～12μm波段的平均透射率增加4.6％。
Claims (2)
1.一种ZnS红外光学窗口，用双面光学抛光的ZnS衬底进行单面刻蚀而成；其特征在于，所述的ZnS红外光学窗口的抗反射表面为由若干个柱状面形或孔洞面形结构单元周期性排列而成；柱状面形或孔洞面形结构单元周期性排列时，在平行于ZnS衬底上表面的x方向和y方向上，周期T、占空比f以及二维亚波长结构单元的宽度w、结构单元间的间隔d分别相等，即具有对称性，其中占空比f＝w/T；所述的柱状面形或孔洞面形结构单元的周期T为3.0～4.0μm，占空比f为50～80％，高度h为1.0～2.5μm。
2.如权利要求1所述ZnS红外光学窗口，其特征在于，所述的柱状面形结构单元为二维亚波长结构单元，是在ZnS衬底的一个表面上的单个凸台；所述的孔洞面形结构单元亦为二维亚波长结构单元，是在ZnS衬底的一个表面上的单个盲孔。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102253434A (zh) * | 2011-04-28 | 2011-11-23 | 西北工业大学 | 一种具有抗反射表面的ZnS红外光学窗口及其制备方法 |
| CN108254811A (zh) * | 2018-01-19 | 2018-07-06 | 电子科技大学 | 一种具有三台阶抗反射结构的红外光学窗口及其制备方法 |
| CN111999912A (zh) * | 2020-08-26 | 2020-11-27 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 一种折射率可调谐薄膜结构及其制备方法 |
| CN112859209A (zh) * | 2021-02-05 | 2021-05-28 | 业成科技（成都）有限公司 | 盖板结构及其制作方法 |
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