人工吸收杂质诱导增透膜损伤阈值研究

为研究杂质大小对增透膜激光损伤阈值(LIDT)影响,利用光刻技术在熔石英基底表面设置厚度为100nm不同直径大小的柱状金属Al“杂质吸收点”,然后在此基础上沉积增透膜。通过Comsol模拟仿真了解损伤过程,并利用532nm纳秒激光器进行阈值测试,对实验数据与样品损伤形貌进行分析,结果表明杂质直径为50um、100um、200um、300um、400um的薄膜损伤阈值分别为18.93J/cm^(2),18.62J/cm^(2),17.11J/cm^(2),15.28J/cm^(2),13.47J/cm^(2),呈非线性下降,“杂质吸收点”吸收光能产生热量,传导于增透膜层后产生的轴向热应力超过了薄膜的拉伸强度是膜层损伤的主因。

甲基三甲氧基硅烷修饰对SiO_(2)增透膜耐候性能的影响研究

以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体、甲基三甲氧基硅烷(MTMS)为修饰剂,利用酸催化的方法制备了SiO_(2)增透膜液。采用浸渍提拉法在玻璃基片上进行镀膜,利用马弗炉对膜层进行固化处理,所得膜层通过冷凝水试验箱和TABER磨耗仪进行了耐水和耐磨测试,从而研究了MTMS的加入量对SiO_(2)增透膜透过性能及耐候性能的影响。结果表明:适量MTMS的加入可提高SiO_(2)增透膜的透过性能,当n(MTMS)/n(TEOS)=0.5时,其增透性能由未加MTMS时的5.2%增加到5.8%,增长了11.5%,而随着MTMS加入量的增多,增透性能又会呈现下降的趋势;MTMS的加入还在很大程度上改善了SiO_(2)增透膜的耐水性能,当n(MTMS)/n(TEOS)≥1时,500 h的冷凝水实验对膜层表面及透过性能几乎无影响;随着MTMS加入量的逐步增加,膜层耐磨性能也会逐步地提升,当n(MTMS)/n(TEOS)=2时,膜层经100次循环摩擦后透过率增加量仅降低10%,相比未加MTMS的膜层而言,其耐磨性能有了大幅提升。

锗镀红外增透膜热带海洋环境适应性研究

为研究增透膜的热带海洋环境适应能力及防水层对膜层的保护作用,将镀有防水层和未镀防水层的两类锗镀红外增透膜样品投放于热带海洋环境中进行棚下自然暴露试验,以3个月为一个周期,共试验4个周期。通过对各周期试验样品的形貌、结构、成分及透过率进行观察和检测,分析其失效模式、损伤过程和透过率变化规律。试验结果显示,在棚下试验一个周期,膜层均未发生损伤;两个周期后,膜层边缘位置出现点蚀现象,且腐蚀程度随试验时间的增加而变得严重,并由样品边缘向中心逐渐延伸;试验4个周期后,表面未镀防水层样品边缘腐蚀较为严重,镀防水层样品腐蚀较轻,在3.7~4.8μm波段的透过率未出现明显衰减,表现出更好的热带海洋环境适应性。

红外增透膜实验室加速模拟自然环境试验方法研究

目的针对锗镀红外增透膜材料提出一种模拟其热带海洋环境自然暴露试验的实验室加速试验方法。方法根据锗镀红外增透膜在热带海洋环境的自然暴露试验结果,从环境因素、损伤模式、腐蚀机理等方面进行分析,设计一种模拟热带海洋环境的实验室加速试验方法,并开展实验室验证试验,对实验室加速试验的模拟性和加速性与自然环境暴露试验进行对比分析研究。结果所设计的实验室加速试验方法在环境条件、损伤模式、作用机理等方面均与自然暴露试验一致,具有较好的模拟性和加速性。结论本文设计的试验方法能有效加速模拟锗镀红外增透膜材料的热带海洋环境暴露试验结果,对提高锗镀红外增透膜在热带海洋环境中的可靠性研究具有一定参考和应用价值。

可见光近红外波段宽带增透膜研究

增透膜技术在各个领域的广泛应用无可否认,从日常生活中的眼镜镀膜到国家安全领域的武器系统,增透膜的重要性不断凸显。随着科技的进步和应用需求的不断提高,人们对增透膜性能的要求也越来越高。本研究通过分析增透膜理论,采用光学设计工具TFCalc软件,运用高低折射率材料的交替堆叠的膜系设计方法,利用单纯形法和针插法优化膜系结构,通过材料对比选择钠钙玻璃作为基底材料,选择TiO2、SiO2、Al2O3以及MgF2作为薄膜材料,设计了一种在400~1100 nm波段平均透过率99.0%以上的宽带增透膜,其中在400 nm处最大透过率为99.92%,1100 nm处最小透过率为99.11%。最后从膜层厚度变化和入射角度方面进行了膜层透过率的误差分析,并提出了可接受范围的误差值。

基于氧化物的0.8～1.7μm和3.7～4.8μm硬质宽带红外增透膜研制

从实际应用出发，在0°入射的条件下，在ZnS基底上针对0.8～1.7μm和3.7～4.8μm两个红外波段，设计并制备了双波段红外增透膜。论述了材料选择、膜系设计和制备方法，最终使用等离子辅助沉积技术在ZnS窗口上制备出双波段红外增透膜，透过率及环境测试结果表明：在0.8～1.7μm波段双面平均透过率大于95％，在3.7～4.8μm波段双面平均透过率大于96％。膜层结合牢固并有良好的耐摩擦性能。

酸碱催化法制备双层及复合SiO_2增透膜及其光学性能

以SiO2溶胶或正硅酸乙酯(TEOS)为主要原料,分别以稀盐酸或氨水为催化剂,通过溶胶-凝胶法制备出不同系列的SiO2增透膜.研究了不同催化剂对膜层性能的影响及不同膜系的透射率.结果表明:不同催化条件下制的膜的表面形貌,增透效果存在差异.碱酸共同催化的复合膜以及酸/碱双层膜的增透效果较好.

KDP晶体增透膜和保护膜性能研究

报道了溶胶－凝胶工艺制备的ＫＤＰ晶体保护膜、增透膜和它们的性能。多孔二氧化硅增透膜峰值透射率大于９９％，膜层折射率约１．２３。对１．０６μｍ，脉宽约１ｎｓ的激光，单层膜的激光破坏阈值约１０Ｊ／ｃｍ２左右，有保护膜和增透膜的膜层激光破坏阈值约５～８Ｊ／ｃｍ２。

溶胶—凝胶工艺提拉法制备二氧化硅增透膜

采用溶胶-凝胶工艺用提拉法在石英基片上制备了具有优良的光学特性、高激光损伤阈值和均匀性良好的多孔二氧化硅单层增透膜和“有机硅-SiO2”双层增透膜系．考察了提拉速率对透射特性的影响，并比较了提拉法和液面下降法对所制备膜层的厚度的影响．透射光谱测量表明，在钕玻璃高功率激光的基频（1060um）、倍频和三倍频等重要激光波长处均得到较为理想的增透，透射率达到99％以上．

疏水疏油二氧化硅增透膜的制备

以正硅酸乙酯为前驱体,氨水为催化剂,采用溶胶-凝胶法,结合全氟辛基癸烷三甲氧基硅烷(FAS)自组装对膜层表面改性,制备了疏水疏油二氧化硅增透膜.采用红外光谱仪,分光光度计,扫描探针显微镜,椭偏仪,静滴接触角测量仪,抗油污染能力测试等技术对膜层性质进行了分析.结果表明:疏水疏油增透膜的峰值透光率为99.8%;与水的接触角为118.0°,与二甲基硅油的接触角达到74.5°;在抗油污染能力测试中,疏水疏油增透膜的抗油污染能力较常规增透膜大大增强。

用于太阳电池的SiO_2增透膜的制备及性能研究

用溶胶-凝胶及酸碱两步催化法制备出SiO_2溶胶,采用提拉法在太阳电池组件玻璃上制备SiO_2薄膜,进行表面修饰使其具有良好的疏水性,接触角由修饰前的40°提高到107°。设计并制备出在400～800nm波段平均透过率增加5%以上的大面积减反射膜。疏水性耐磨性都可以达到工业化生产的要求。

Glan-Taylor棱镜端面增透膜的研制

为了提高Glan-Taylor棱镜的透射率,改善其使用性能,研究了Glan-Taylor棱镜增透膜的设计、制备及测试·经过多次工艺实验选择了膜料并找到了合适的蒸镀条件,较好的解决了膜层与冰洲石晶体的附着力,用膜系软件进行了优化设计,并利用电子束蒸发方法实际制备了设计的膜系.最后利用岛津UV3101分光光度计测试了棱镜端面增透膜的反射光谱特性,测量结果表明镀膜以后在设计的光谱区域内端面的反射率均小于0.4%,并且膜层牢固·

疏水型SiO_2光学增透膜的制备

以正硅酸乙酯（ＴＥＯＳ）为有机醇盐前驱体，采用溶胶－凝胶技术，通过酸／碱二步法控制实验条件，结合三甲基氯硅烷（ＴＭＣＳ）对胶粒表面的修饰过程，制备出结构可控的疏水型ＳｉＯ２薄膜．采用椭偏仪、ＦＴＩＲ、接触角测试仪、ＳＥＭ等对薄膜的折射率、红外特性、接触角以及表面形貌等进行了测量．研究结果表明，疏水型ＳｉＯ２薄膜的折射率在１．３３～１．１８之间连续可调；ＳｉＯ２胶粒表面的亲水性－ＯＨ中的Ｈ已部分被非活性－Ｓｉ（ＣＨ３）３基团取代；接触角由表面未修饰膜的４０°左右增加到表面修饰膜的１２０°左右．

0.6～1.55μm可见/近红外超宽带增透膜的研制

针对可见/近红外宽谱段光谱仪探测器窗口的使用要求,选择TiO2、M1和SiO2分别作为高、中、低折射率镀膜材料,通过不同方案对膜系进行了优化设计和比较。采用电子束蒸发兼离子束辅助沉积技术,通过不断调整工艺参数,得到了光学性能优良、制备重复性好、牢固度强且致密的可见近红外宽带增透膜。该增透膜在(650±10)nm、900～1 100 nm和(1470±10)nm三波段内平均透过率≥99%,在620～1 550 nm宽波段内整体平均透射率≥97%,满足了光谱仪探测器窗口的实际使用要求。

Sol-gel制备SiO_2增透膜的研究

以正硅酸乙酯(TEOS)为原料,利用溶胶 凝胶法在碱催化下制备二氧化硅增透膜,详细研究了水解条件、溶胶陈化时间对膜层性能的影响。结果表明氨用量的增加对膜层的峰值透光率及峰值增透波长影响不大,但缩短了溶胶达到最佳涂膜效果的陈化时间,当NH3/TEOS摩尔比为0.9～1.05时,溶胶陈放一周内涂膜效果最佳。研究还发现溶胶折光指数最小时,涂膜后膜层增透效果最好,峰值透光率约98%,并可据此确定溶胶最佳涂膜时间。

SiO_2光学增透膜的制备及光学性能

在碱催化体系中以正硅酸乙酯 (TEOS)为前驱体制得SiO2 溶胶 ,采用旋转镀膜法 (spin coating)制备SiO2 光学增透膜。研究了在不同制备条件下对膜层光学性质的影响 ,推算了膜层的折射率及厚度 。

6．4-15μm宽带增透膜的设计与制作

红外增透薄膜在航天遥感中有着重要作用．使用了Ge、ZnS、YF3 3种材料，采用Refinement计算机辅助设计的方法，在Ge透镜上研制了6．4～15μm的长波红外增透膜．结果表明：所研制的红外增透膜性能优于光机系统的要求，并在15μm处的透过率达到79％．

超宽带增透膜新的设计法

在设计超宽带增透膜时提出一种新的设计方法,使用这种设计方法来设计在400 nm～1800nm波段内实现增透,同时将其设计结果与使用传统设计方法设计的结果相比较,发现在400nm～1 800 nm波段内使用这种新的设计方法可以将其反射率值控制在2 %以下.这种方法解决了在设计超宽带增透膜时传统的设计方法不能解决的难题.

红外光学薄膜材料光学常量计算和在宽带增透膜中的应用

使用经典洛伦兹谐振子模型对热蒸发制备的锗、硫化锌以及低吸收稀土氟化物薄膜的红外透射光谱进行拟合,得出这些材料在中长波红外区的光学常量.使用这三种材料设计并制备了锗窗口7.7～15μm宽带增透膜系,通过优化设计并且使用长波红外区吸收小的低折射率材料,在长波区(13～15μm)的透过率测量值有明显提高,15μm处的透过率为89.9%.

亚波长周期结构与多层增透膜反射特性的比较

为解决光学系统中普遍存在的菲涅耳反射问题 ,利用严格耦合波法设计、分析了一种三维轮廓亚波长结构 ,然后把计算结果同多层反射膜的增透特性进行了比较 ,结果表明该结构在很宽的波段上尤其是远红外波段上的抗反射特性要远远好于多层膜 ,其反射率基本上能控制在 0 .2 %以内 ;并且这种结构反射率的变化随入射光波入射角的偏离在 4 0°以内能保持在 1 %以下 ,而多层膜只能在 30°以内勉强做到这一点。