CN217332908U - 镀覆有增透膜的光学镜片 - Google Patents

镀覆有增透膜的光学镜片 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种镀覆有增透膜的光学镜片，包括红外光学镜片；在红外光学镜片的一侧由内至外依次镀有Ge膜、ZnS膜、Ge膜、ZnS膜、Ge膜及DLC膜；在红外光学镜片的另一侧由内至外依次镀有Ge膜、ZnS膜、Ge膜、ZnS膜、YbF3膜及ZnS膜。本申请中镀覆有增透膜的光学镜片在10um波段透过率高达95％，在8‑12um波段内，平均透过率高达92％，镀覆的各层膜中DLC膜具有较高的硬度，进一步地延长了使用寿命。在镀覆DLC膜之前，先镀覆Ge和ZnS膜作为过渡层，使膜层结合力更好，防脱性能强，延长了使用寿命。增透膜加入YbF3材料可有效降低膜层的设计厚度，提高镜片的整体透过率。基于此，本申请的镀覆在红外光学镜片上的增透膜能够兼顾使用寿命及透过率。

Description

镀覆有增透膜的光学镜片
技术领域
本申请涉及红外光学零件薄膜制造技术，更具体地说，涉及一种镀覆有增透膜的光学镜片。
背景技术
半导体晶体材料是近年来广泛使用的一类红外光学材料，主要有锗、硅、硫化锌及硒化锌等，现有技术中常将这些材料制作成红外光学镜片。而红外光学镜片广泛用于国防、军工、安防等行业，因此，红外光学镜片需要长期面对恶劣的环境，在日常使用中均会与灰尘或风砂粒等进行磨擦产生粗细不均划伤、划痕、这些都会影响红外光学镜片的使用寿命。且在提高红外光学镜片使用寿命的同时，也需要兼顾红外光学镜片的透射率，以使其能在红外波段具有较高的透过率。因而，如何提高红外光学镜片的使用寿命及透过率成为了人们关注的重点。
综上所述，亟需提供一种兼顾使用寿命及透过率的光学镜片。
实用新型内容
有鉴于此，本申请提供了一种镀覆有增透膜的光学镜片，用于解决现有技术中红外光学镜片不能兼容使用寿命及透过率的问题。
为了实现上述目的，现提出的方案如下：
一种镀覆有增透膜的光学镜片，包括：红外光学镜片；
在所述红外光学镜片(13)的一侧由内至外依次为第一Ge膜(1)、第一ZnS膜(2)、第二Ge膜(3)、第二ZnS膜(4)、第三Ge膜(5)及DLC 膜(6)；
在所述红外光学镜片(13)的另一侧由内至外依次为第四Ge膜(7)、第三ZnS膜(8)、第五Ge膜(9)、第四ZnS膜(10)、YbF3膜(11)及第五ZnS膜(12)。
可选的，所述红外光学镜片(13)为锗镜片。
可选的，所述DLC膜(6)的厚度范围是1440纳米～1480纳米。
可选的，所述YbF3膜(11)的厚度范围是580纳米～620纳米。
可选的，所述第一Ge膜(1)及第四Ge膜(7)的厚度范围皆是180纳米～220纳米。
可选的，所述第一ZnS膜(2)的厚度范围是218纳米～258纳米；所述第二ZnS膜(4)的厚度范围是397纳米～437纳米。
可选的，所述第二Ge膜(3)的厚度范围是442纳米～482纳米；所述第三Ge膜(5)的厚度范围是330纳米～370纳米。
可选的，所述第三ZnS膜(8)的厚度范围是231纳米～271纳米；所述第四ZnS膜(10)的厚度范围是537纳米～577纳米。
可选的，所述第五Ge膜(9)的厚度范围是202纳米～242纳米。
可选的，所述第五ZnS膜(12)的厚度范围是283纳米～323纳米。
从上述的技术方案可以看出，本申请提供的镀覆有增透膜的光学镜片，其在10um波段透过率高达95％，在8-12um波段内，平均透过率高达92％，镀覆的各层膜中DLC膜具有较高的硬度，进一步地延长了使用寿命。基于此，本申请的镀覆在红外光学镜片上的增透膜能够兼顾使用寿命及透过率。
在镀覆DLC膜及ZnS膜之前，先镀覆Ge膜，利用DLC膜和Ge膜之间良好的结合力，及ZnS膜和Ge膜之间良好的结合力，使得DLC膜和ZnS膜的附着力更强，防脱落性能更强，且DLC膜的涂敷使得红外光学镜片的使用寿命得到进一步地加强。在镀覆YbF3膜之前，先镀覆ZnS膜，利用YbF3膜和ZnS 膜之间良好的结合力，使得YbF3膜的附着力更强，进一步提高增透膜的防脱落性能。
Ge膜属于高折射率薄膜，ZnS膜属于中等折射率薄膜，YbF3膜属于低折射率薄膜，三种类型薄膜的结合，使得本申请的整个增透膜能够更为轻薄。
YbF3膜的透过率较高，在较外层镀覆YbF3膜能够提高镀覆有增透膜的光学镜片的透过率；在YbF3膜的外层镀覆ZnS膜能够保护YbF3膜，避免YbF3膜因吸水过多而脱落，进一步提高红外光学镜片的使用寿命。
综上，本申请提供的镀覆有增透膜的光学镜片既能保证高透过率，又能兼顾使用寿命。
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，下面将对实施例或现有技术描述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申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种红外光学增透膜结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种镀覆有增透膜的光学镜片的光谱透过率曲线图；
其中，图1中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：
第一Ge膜1、第一ZnS膜2、第二Ge膜3、第二ZnS膜4、第三Ge膜5及DLC膜6；
第四Ge膜7、第三ZnS膜8、第五Ge膜9、第四ZnS膜10、YbF3膜11、第五ZnS 膜12及红外光学镜片13。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
接下来结合图1对本申请的镀覆有增透膜的光学镜片进行详细介绍。
参见图1，本申请在红外光学镜片13的一侧由内至外依次镀覆有第一Ge膜 1、第一ZnS膜2、第二Ge膜3、第二ZnS膜4、第三Ge膜5及DLC膜6。
在红外光学镜片13的另一侧由内至外依次镀覆有第四Ge膜7、第三ZnS膜 8、第五Ge膜9、第四ZnS膜10、YbF3膜11及第五ZnS膜12。
具体地，红外光学镜片13可以为锗镜片、硅镜片、硫化锌镜片及硒化锌镜片硫系玻璃等红外光学镜片。
其中，每一层Ge膜的厚度可以相同也可以不同，每一层ZnS膜的厚度可以相同也可以不同。
对上述镀覆有增透膜的光学镜片进行指标检查可以发现，其在10um波段，透过率高达95％，在8-12um波段内平均透过率为92％，如图2所示。
从上述的技术方案可以看出，本申请实施例提供的镀覆有增透膜的光学镜片，其在10um波段透过率高达95％，在8-12um波段内，平均透过率高达 92％。镀覆的各层膜中DLC膜具有较高的硬度，进一步地延长了使用寿命。基于此，本申请的镀覆在红外光学镜片上的增透膜能够兼顾使用寿命及透过率。
在镀覆DLC膜及ZnS膜之前，先镀覆Ge膜，利用DLC膜和Ge膜之间良好的结合力，及ZnS膜和Ge膜之间良好的结合力，使得DLC膜和ZnS膜的附着力更强，防脱落性能更强，且DLC膜的涂敷使得红外光学镜片的使用寿命得到进一步地加强。
在镀覆YbF3膜之前，先镀覆ZnS膜，利用YbF3膜和ZnS膜之间良好的结合力，使得YbF3膜的附着力更强，进一步提高增透膜的防脱落性能。
Ge膜属于高折射率薄膜，ZnS膜属于中等折射率薄膜，YbF3膜属于低折射率薄膜，三种类型薄膜的结合，使得本申请的整个增透膜能够更为轻薄。
YbF3膜的透过率较高，在较外层镀覆YbF3膜能够提高镀覆有增透膜的光学镜片的透过率；在YbF3膜的外层镀覆ZnS膜能够保护YbF3膜，避免YbF3膜因吸水过多而脱落，进一步提高红外光学镜片的使用寿命。
综上，本申请提供的镀覆有增透膜的光学镜片既能保证高透过率，又能兼顾使用寿命。
在本申请的一些实施例中，考虑到锗是使用较多的红外光学材料，其在 3-14微米波段的折射率大于4，因而，其表面反射损失超过50％。所以用锗做红外光学镜片表面必须加镀增透膜，使其在需要使用的波段透过率能得到提高。基于此，本申请中的红外光学镜片可以为锗镜片。
本申请实施例中镀覆有增透膜的锗镜片，在10nm波段处其透过率可以提高至95％，在8-12um波段内，平均透过率高达92％。且最外层的DLC膜提高了该锗镜片耐磨性及硬度。
在本申请的一些实施例中，第一Ge膜1及第四Ge膜7的厚度范围是180纳米～220纳米。
随着红外光学镜片的改变，第一Ge膜1及第四Ge膜7的厚度也可以随之改变。其中，第一Ge膜1及第四Ge膜7的厚度可以相同也可以不同。
由于ZnS膜和Ge膜之间具备良好的结合力，Ge膜的厚度可以影响ZnS膜的厚度，因而，第一Ge膜1及第四Ge膜7的厚度能够使得第一ZnS膜2及第三ZnS 膜8的附着力更强，防脱落性能更强。
在本申请的一些实施例中，第一ZnS膜2的厚度范围是218纳米～258纳米。
随着红外光学镜片厚度材质的改变，第一ZnS膜2的厚度也可以随之改变。
本实施例进一步提高了镀覆有增透膜的光学镜片的透过率。
在本申请的一些实施例中，第二Ge膜3的厚度范围是442纳米～482纳米。
本实施例进一步提高了，第一ZnS膜2及第二ZnS膜4的固着性，使得镀覆有增透膜的光学镜片附着力更强。
在本申请的一些实施例中，第二ZnS膜4的厚度范围是397纳米～437纳米。
在本申请的一些实施例中，第三Ge膜5的厚度范围是330纳米～370纳米。
本实施例利用第三Ge膜5进一步提高了第二ZnS膜4及DLC膜6的附着性，使镀覆有增透膜的光学镜片的工作寿命得以大幅度延长。
在本申请的一些实施例中，DLC膜6的厚度范围是1440纳米～1480纳米。
随着环境的改变及红外光学镜片的改变，DLC膜6的厚度也可以随之改变。
本实施例中的DLC膜6的厚度较高，能够具备更高的硬度，使得本实施例中的镀覆有增透膜的光学镜片具有更强的环境适应能力，进一步延长了本实施例中镀覆有增透膜的光学镜片的使用年限，降低了更换频率。
在本申请的一些实施例中，第三ZnS膜8的厚度范围是231纳米～271纳米。
在本申请的一些实施例中，第五Ge膜9的厚度范围是202纳米～242纳米。
本实施例中，由于第五Ge膜9的功能包括提高第三ZnS膜8及第四ZnS膜10 的附着度，提高了镀覆有增透膜的光学镜片的防脱离性能。
在本申请的一些实施例中，第四ZnS膜10的厚度范围是537纳米～577纳米。
在本申请的一些实施例中，YbF3膜11的厚度范围是580纳米～620纳米。
随着红外光学镜片的改变，YbF3膜11的厚度也可以随之改变。
YbF3膜11可以降低本实施例中增透膜的光学镜片的反射率，提高透过率。
在本申请的一些实施例中，第五ZnS膜12的厚度范围是283纳米～323纳米。
进一步地，在本申请的一些实施例中，在红外光学镜片13的一侧由内至外依次为200纳米的第一Ge膜1、238纳米的第一ZnS膜2、462纳米的第二 Ge膜3、417纳米的第二ZnS膜4、350纳米的第三Ge膜5及1460纳米的DLC 膜6；
在所述红外光学镜片的另一侧由内至外依次为200纳米的第四Ge膜7，251纳米的第三ZnS膜8、222纳米的第五Ge膜9，557纳米的第四ZnS膜10、 600纳米的YbF3膜11及303纳米的第五ZnS膜12。
从上述技术方案可以看出，本实施例中进一步提供了可选的各层膜的厚度。本实施例所提供的增透膜能够进一步提高红外光学镜片的透过率。
此外，DLC膜的厚度为1460纳米，厚度较大，具有更高的硬度及更强的耐磨性。
综上，镀覆有本实施例增透膜的红外光学镜片具有更强的硬度、更高的耐磨性及更高的透过率。
一种镀覆有增透膜的光学镜片的制备方法，包括如下步骤：
S1、对红外光学镜片进行超声波清洗，并将清洗后的红外光学镜片浸泡到IPA(异丙醇溶液)里，然后匀速慢慢拉出IPA液面，实现干燥清洗后的红外光学镜片。
S2、将干燥后的红外光学镜片装入蒸发镀膜机中，并将蒸发镀膜机的腔体在大气压下抽至1pa时，开启公转，并加热温度为120至150度，恒温10分钟，同时持续缓慢抽腔体中的气体，使其气压维持在1.2-3Pa。
S3、将蒸发镀膜机的腔体抽至真空下7×10-3pa时，开启离子源预热。
S4、在将蒸发镀膜机的腔体抽至真空下5×10-3pa时，手动预熔锗、自动熔料ZNS。
S5、在将蒸发镀膜机的腔体抽至真空下3×10-3pa后开始采用离子束清洗红外光学镜片600秒。
S6、在红外光学镜片的一侧镀覆第一Ge膜，第一Ge膜由电子枪蒸发技术蒸覆，在蒸覆过程中，采用晶控技术监控淀积速度是否为0.4纳米每秒，控制厚度为200纳米。
S7、在第一Ge膜外镀覆第一ZnS膜，第一ZnS膜采用阻蒸蒸发方式蒸覆，在蒸覆过程中，采用晶控技术监控淀积速度是否为0.8纳米每秒，控制厚度为 238纳米。
S8、在第一ZnS膜外镀覆第二Ge膜，第二Ge膜由电子枪蒸发技术蒸覆，在蒸覆过程中，采用晶控技术监控淀积速度是否为0.4纳米每秒，控制厚度为462 纳米。
S9、在462纳米的第二Ge膜外镀覆第二ZnS膜，第二ZnS膜采用阻蒸蒸发方式蒸覆，在蒸覆过程中，采用晶控技术监控淀积速度是否为0.8纳米每秒，控制厚度为417纳米。
S10、在417纳米的第二ZnS膜外镀覆第三Ge膜，第三Ge膜由电子枪蒸发技术蒸覆，在蒸覆过程中，采用晶控技术监控淀积速度是否为0.4纳米每秒，控制厚度为350纳米。
S11、在350纳米的第三Ge膜外镀覆DLC膜，DLC膜由射频等离子体增强化学气相沉积法(RF-PECVD)镀制，在镀制过程中，采用纯甲烷作为反应气体，以氩气为工艺气体，控制厚度为1460纳米。
S12、对红外光学镜片进行降温，并在蒸发镀膜机中添加YbF3材料。在温度降至90度时，翻片，开始镀制红外光学镜片的另一侧。
S13、镀覆第四Ge膜，第四Ge膜由电子枪蒸发技术蒸覆，在蒸覆过程中，采用晶控技术监控淀积速度是否为0.4纳米每秒，控制厚度为200纳米。
S14、在第四Ge膜外镀覆第三ZnS膜，第三ZnS膜采用阻蒸蒸发方式蒸覆，在蒸覆过程中，采用晶控技术监控淀积速度是否为0.8纳米每秒，控制厚度为 251纳米。
S15、在第三ZnS膜外镀覆第五Ge膜，第五Ge膜由电子枪蒸发技术蒸覆，在蒸覆过程中，采用晶控技术监控淀积速度是否为0.4纳米每秒，控制厚度为 222纳米。
S16、在222纳米的第五Ge膜外镀覆第四ZnS膜，第四ZnS膜采用阻蒸蒸发方式蒸覆，在蒸覆过程中，采用晶控技术监控淀积速度是否为0.8纳米每秒，控制厚度为557纳米。
S17、在557纳米的第四ZnS膜外镀覆YbF3膜，YbF3膜由电子枪蒸发技术蒸覆，在蒸覆过程中，采用晶控技术监控淀积速度是否为0.6纳米每秒，控制厚度为600纳米。
S18、在600纳米的YbF3膜外镀覆第五ZnS膜，第五ZnS膜采用阻蒸蒸发方式蒸覆，在蒸覆过程中，采用晶控技术监控淀积速度是否为0.8纳米每秒，控制厚度为303纳米。
S19、对镀制后的红外光学镜片进行降温，在该红外光学镜片降至90度时，取出，并进行检验分光、检验外观及包装。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。本申请的各个实施例之间可以相互结合。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种镀覆有增透膜的光学镜片，其特征在于，包括：红外光学镜片；
在所述红外光学镜片(13)的一侧由内至外依次为第一Ge膜(1)、第一ZnS膜(2)、第二Ge膜(3)、第二ZnS膜(4)、第三Ge膜(5)及DLC膜(6)；
在所述红外光学镜片(13)的另一侧由内至外依次为第四Ge膜(7)、第三ZnS膜(8)、第五Ge膜(9)、第四ZnS膜(10)、YbF3膜(11)及第五ZnS膜(12)。
2.根据权利要求1所述的镀覆有增透膜的光学镜片，其特征在于，所述红外光学镜片(13)为锗镜片。
3.根据权利要求1或2所述的镀覆有增透膜的光学镜片，其特征在于，所述DLC膜(6)的厚度范围是1440纳米～1480纳米。
4.根据权利要求1或2所述的镀覆有增透膜的光学镜片，其特征在于，所述YbF3膜(11)的厚度范围是580纳米～620纳米。
5.根据权利要求1或2所述的镀覆有增透膜的光学镜片，其特征在于，所述第一Ge膜(1)及第四Ge膜(7)的厚度范围皆是180纳米～220纳米。
6.根据权利要求1或2所述的镀覆有增透膜的光学镜片，其特征在于，所述第一ZnS膜(2)的厚度范围是218纳米～258纳米；所述第二ZnS膜(4)的厚度范围是397纳米～437纳米。
7.根据权利要求1或2所述的镀覆有增透膜的光学镜片，其特征在于，所述第二Ge膜(3)的厚度范围是442纳米～482纳米；所述第三Ge膜(5)的厚度范围是330纳米～370纳米。
8.根据权利要求1或2所述的镀覆有增透膜的光学镜片，其特征在于，所述第三ZnS膜(8)的厚度范围是231纳米～271纳米；所述第四ZnS膜(10)的厚度范围是537纳米～577纳米。
9.根据权利要求1或2所述的镀覆有增透膜的光学镜片，其特征在于，所述第五Ge膜(9)的厚度范围是202纳米～242纳米。
10.根据权利要求1或2所述的镀覆有增透膜的光学镜片，其特征在于，所述第五ZnS膜(12)的厚度范围是283纳米～323纳米。
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