激光(1.064μm)紅外(3~5μm)光學(xué)系統(tǒng)中濾光膜技術(shù)的研究

1、分類號(hào)：U DC ：0 4 8 46 2 0密級(jí)：耳回 編號(hào)：——激光( 1 ．0 6 4 p r o ) ／紅外( 3 , - - 一5 p m ) 光學(xué)系統(tǒng)中濾光膜技術(shù)的研究S T U D Y o F F Ⅱ』E R F I L M T E C H N o L o G Y U S E D 玎呵L A S E R ( 1 ．0 6 4 p m ) ／I N F R A R E D ( 3 “ - - ' 5 p m ) O P

2、 T I C A L S Y S T E M學(xué)位授予單位及代碼：拯查堡』厶堂 ( ! Q ! 璺魚≥學(xué)科專業(yè)名稱及代碼： 光堂工捏 ( Q 璺Q 塑Q ≥研究方向：強(qiáng)益迸堂制造撞苤廈至捏廛置論文起止時(shí)間：2 0 1 0 ．9 - 2 0 1 3 ．1申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：擅±研 究 生：拯丞燾摘 要由于藍(lán)寶石在近紅外波段以及中紅外波段有較高的透過(guò)率，同時(shí)常溫下藍(lán)寶石光學(xué)、力學(xué)以及熱沖擊、抗雨蝕有很好的性能，因而是激光紅外光學(xué)系統(tǒng)的首選

3、材料。由于目前材料加工的工藝水平的不足，使得藍(lán)寶石的透過(guò)率低于理論值，另外，藍(lán)寶石較差的高溫強(qiáng)度限制了藍(lán)寶石其他性能的發(fā)揮。而在藍(lán)寶石頭罩／窗口沉積增透保護(hù)膜層是提高光學(xué)性能和改善高溫強(qiáng)度的一種有效方法。由于激光／紅外光學(xué)系統(tǒng)對(duì)( 1 ．0 6 4 9 m ) 和( 3 ～5 9 i n ) 波段的透過(guò)率要求較高，而常用的D L C 、S i C 、S i 3 N 4 保護(hù)膜雖然有很高的硬度且在3 ～5 9 m 有較好的透明性，但在1

4、．0 6 4 1 a m 波長(zhǎng)處都有不同程度的吸收，所以無(wú)法作為激光紅外系統(tǒng)的保護(hù)膜?？紤]到激光／紅外系統(tǒng)對(duì)透過(guò)率及膜層機(jī)械性能的特殊要求，選擇在( 1 ．0 6 4 1 ．t m ) 和( 3 - 5 1 a m )都有較高透過(guò)率的非晶砧z 0 3 作為保護(hù)膜。本文將s i 0 2 和T i 0 2 作為增透膜系的高低折射率材料，A 1 2 0 3 作為保護(hù)膜材料，利用等離子體化學(xué)氣相沉積( P E C V D ) 的方法在藍(lán)寶石基底

5、上沉積增透保護(hù)膜，對(duì)薄膜的制備工藝及其性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，具體內(nèi)容如下：根據(jù)激光( 1 ．0 6 4 1 ．t i n ) 紅外( 3 ～5 I ．t m ) 光學(xué)系統(tǒng)的波段特點(diǎn)，采用等離子體化學(xué)氣相沉積( P E C V D ) 的方法，在藍(lán)寶石襯底上設(shè)計(jì)并制備了S i 0 2 、T i 0 2 作為高、低折射率的增透膜以及非晶A 1 2 0 3 的保護(hù)膜?？蓪?shí)現(xiàn)1 ．0 6 4 9 m 和3 - 5 9 i n 波段的增透和保護(hù)作

6、用，滿足激光紅外光學(xué)系統(tǒng)的使用要求。采用等離子體化學(xué)氣相沉積( P E C V D ) 的方法，在藍(lán)寶石襯底上設(shè)計(jì)并制備了S i 0 2 、T i 0 2 薄膜。揭示了主要工藝參數(shù)對(duì)S i 0 2 和T i 0 2 薄膜的沉積速率、附著力、內(nèi)應(yīng)力和透過(guò)率的影響規(guī)律。利用F e m m 軟件對(duì)真空室內(nèi)的電場(chǎng)進(jìn)行模擬，同時(shí)借助田口試驗(yàn)方法指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，解決了由于頭罩形狀的特殊性給增透膜和保護(hù)膜帶來(lái)的厚度均勻性差的問(wèn)題。本實(shí)驗(yàn)中膜層厚度的非均勻度

7、小于8 ％，滿足激光紅外光學(xué)系統(tǒng)對(duì)膜層厚度均勻性的要求。利用等離子體化學(xué)氣相沉積( P E C V D ) 的方法，采用A T S B 作為反應(yīng)前驅(qū)物、心為運(yùn)載氣體來(lái)制備A 1 2 0 3 保護(hù)膜，揭示了主要工藝參數(shù)對(duì)砧2 0 3 薄膜硬度沉積速率、附著力、內(nèi)應(yīng)力和透過(guò)率的影響規(guī)律。根據(jù)最終確定的S i 0 2 、T i 0 2 、A 1 2 0 3 的光學(xué)色散數(shù)據(jù)進(jìn)行膜系設(shè)計(jì)，并對(duì)增透保護(hù)膜進(jìn)行制備，鍍膜后頭罩總的透過(guò)率增加了約8 ％