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      可見區(qū)、1.06μm和8-12μm三波段高效減反射膜的制作方法

      文檔序號:2809758閱讀:430來源:國知局
      專利名稱:可見區(qū)、1.06μm和8-12μm三波段高效減反射膜的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及高效減反射膜,尤其涉及一種可見區(qū)、1.06Hm和8-12Mm三波段 高效減反射膜,屬高效減反射膜制造領(lǐng)域。
      背景技術(shù)
      減反射膜是光學(xué)薄膜中應(yīng)用最廣的一種膜系。從紫外到紅外、從常用玻璃 和塑料基板到各種晶體、從物理氣相淀積到化學(xué)氣相淀積、從單層膜到多層膜、 從單入射角到多入射角、從單波長到寬帶和超寬帶都巳開展了深入的研究,其中 極大部分巳趨成熟,并巳能滿足實用要求。但是涉及本發(fā)明的既在可見區(qū)和遠(yuǎn) 紅外區(qū)同時實現(xiàn)寬帶減反射,又要保證激光波長1. 06to高效減反射的膜系急需 解決。由于波長寬度從可見區(qū)一直跨越到遠(yuǎn)紅外,故給選材和設(shè)計都造成了極 大的困難。
      光學(xué)薄膜設(shè)計和制備技術(shù)的不斷提高,目前制造用于可見光區(qū)帶寬B=A max/ A min =1. 7的常規(guī)減反射膜特性巳可以非常接近甚至完全達(dá)到理論設(shè)計值。 但是,由于規(guī)整的常規(guī)減反射膜一般由四分之一波長層和半波層組成,這在過 去因其易于膜厚控制而成為優(yōu)點,今天隨著膜厚控制技術(shù)的進(jìn)步,這種規(guī)整膜 系已因膜厚控制精度降低而變成了缺點;其次,規(guī)整膜系常用3-4種材料,要 找到折射率穩(wěn)定的又能適用于不同基板的特定折射率的材料無疑還是有一定難 度的;最后,這種規(guī)整膜系用于一些特殊的減反射膜設(shè)計極其困難。
      由于涉及可見和遠(yuǎn)紅外兩個波長跨度極大的光譜區(qū),基板常選擇ZnS。 ZnS 是一種高折射率的半導(dǎo)體材料,它在可見區(qū)0. 633to處的折射率為2. 6,可以算出其一個表面的反射率為19.7%;在1.06陶處的折射率為2.4,其表面反射率 為17. 0%;而在紅外10Mm處的折射率為2. 2,表面反射率為14. 1%。當(dāng)光線通過 幾個如此大的反射表面后,不僅大大降低了透過的光能量,使像的亮度非常低; 而且表面反射光在光學(xué)系統(tǒng)中來回反射而變成雜散光,導(dǎo)致像的對比度也非常 低,因此必須提供一個高效的減反射膜。

      發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明的目的是為了解決上述問題,提供一種高折射率基板上的可見區(qū)、 1. 06Mm和8-12Mm三波段高效減反射膜。
      如圖1所示,減反射膜被淀積在高折射率的半導(dǎo)體ZnS基板上,薄膜材料 選用ZnS和YbF3,這兩種材料在機(jī)械性能上能互相匹配,在光學(xué)性能上能保證可 見區(qū)、1.06Mm和8-12to三個波段上透明,且有足夠的折射率差。采用的初始膜 系設(shè)計可表示成如下形式ZnS| (LH)7L lAir,其中L表示低折射率的YbF3薄 膜,H表示高折射率的ZnS薄膜,中心波長為600mn,通過優(yōu)化,得到各層膜的厚 度列于表l。低、高兩種折射率材料按表l列出的光學(xué)厚度依次淀積在基板上, 就能實現(xiàn)高效的三波段減反射性能。
      表1.三波段高效減反射膜各層膜的四分之一波長光學(xué)厚度(QWOT)
      材料基板YbF3ZnSYbF3ZnSYbF3ZnSYbF3ZnS
      n(在0. 633Wn)2. 61. 522. 321. 522. 321. 522. 321. 522. 32
      QWOP0. 1690.4702. 1860. 1782.4850. 1112. 3000. 116
      材料YbF3ZnSYbF3ZnSYbF3ZnSYbF3空氣
      n(在0. 633Mm)1. 522. 321. 522. 321. 522. 321. 521. 0
      幾何厚度/nm2. 5100.1841.2470. 1030.謝0. 4021. 124
      從表l可以看出,ZnS基板和ZnS薄膜的折射率不同,這是因為蒸發(fā)薄膜的 聚集密度較大塊材料低的緣故;其次,各膜層厚度為非規(guī)整厚度,且YbF3膜的
      4厚度明顯大于ZnS膜的厚度。
      上述設(shè)計在可見區(qū)0. 44-0. 68Mffl的平均殘余反射率為0. 30%,而在激光波長 1. 06Mm的殘余反射率為0. 04%,圖2表示這兩個波段的反射光譜曲線。由于可見 區(qū)0. 44-0. 68to與遠(yuǎn)紅外8-12Mm在波長標(biāo)尺上相隔太大,很難將其表示在一個 光譜圖上,故將遠(yuǎn)紅外大氣窗口8-12Mm的反射光譜曲線示于圖3,在這個波段 上,殘余反射率為0. 62%。相比未鍍膜的ZnS基板表面,鍍膜后三個波段的反射 率均顯著降低。
      技術(shù)方案可見區(qū)、1.06Mm和8-12Mm三波段高效減反射膜,它包括基底1, 位于基板1上的多層低折射率氟化物膜和多層高折射率硫化物膜交替疊加構(gòu)成。
      本發(fā)明與背景技術(shù)相比, 一是采用兩種材料設(shè)計了高折射率基板上的可見 區(qū)、1.06to和8-12Rn三波段高效減反射膜。設(shè)計表明,在膜系總光學(xué)厚度和材 料折射率給定的條件下,對垂直入射的減反射膜,多種材料的膜系結(jié)構(gòu)并不比 兩種材料更具優(yōu)越性;二是采用兩種薄膜材料,只要適當(dāng)選擇初始結(jié)構(gòu),通過 軟件優(yōu)化,雖然各層膜層厚度是非規(guī)整的,但更能獲得高效的三波長減反射性 能。


      圖1為可見區(qū)、1.06to和8-12Mm三波段高效減反射膜的示意圖。
      圖2為本發(fā)明在空氣中O。入射角下可見區(qū)和1.06Mm的反射光譜曲線。
      圖3為本發(fā)明在空氣中0°入射角下紅外區(qū)8-12to的反射光譜曲線。
      上圖中基底1、低折射率的YbF3膜2、高折射率的ZnS膜3、入射媒質(zhì)4。
      具體實施例方式
      實施例1:參照附圖1 3??梢妳^(qū)、1.06陶和8-12to三波段高效減反射膜, 它包括基底l,所述的基底l為ZnS,它是一種可見區(qū)、1.06Mm和8-12Rn透明 的材料,入射媒質(zhì)4為空氣。位于基板1上的多層低折射率氟化物膜2和多層 高折射率硫化物膜3交替疊加構(gòu)成一一低折射率氟化物膜2之間置有高折射率硫化物膜3,兩邊最外面分別是基底1和空氣4。所述的低折射率的氟化物膜2 為YbF3(2)、高折射率的硫化物膜3為ZnS(3),通過選取各層膜的厚度,就可 實現(xiàn)可見區(qū)、1.06Mm和8-12Wn三波段高效減反射膜。當(dāng)光線在空氣中以O(shè)。角 度入射時,可以在可見區(qū)、1.06Wii和8-12Wii三個波段同時實現(xiàn)高透射,可見區(qū) 0. 44-0. 68Hm、 1. 06to和8-12Wn各波段的平均反射率由未鍍膜時的約20%, 17% 和14%分別降低到0. 30%, 0. 04%和0. 62%,從而為多模制導(dǎo)提供了一個有效器件。 如圖1所示, 一種可見區(qū)、1. 06陶和8-12Hm三波段高效減反射膜,其特征 在于膜系由半導(dǎo)體高折射率基板上的低折射率氟化物膜和高折射率硫化物膜的 交替多層膜組成。基底1為ZnS,它是一種可見區(qū)、1. 06Mm和8-12Wn透明的材 料。低折射率的氟化物膜為YbF3 2,高折射率的硫化物膜為ZnS 3。入射媒質(zhì)4 為空氣。
      在ZnS基板上依次鍍上YbF3和ZnS膜,控制各層膜的厚度,當(dāng)鍍完15層 膜后,即可實現(xiàn)本發(fā)明的可見區(qū)、1. 06Mm和8-12Mm三波段高效減反射膜,當(dāng)光 線在空氣中以O(shè)。角度入射時,可以在可見區(qū)、1.06Mm和8-12Mm三個波段同時 實現(xiàn)高透射,可見區(qū)0.44-0. 68Wn、 1. 06Wn和8-12to各波段的平均反射率由未 鍍膜時的約20%, 17%和14%分別降低到0. 30%, 0. 04%和0. 62%,從而為多模制導(dǎo) 提供了一個有效器件。
      需要理解到的是上述實施例雖然對本發(fā)明作了比較詳細(xì)的文字描述,但
      是這些文字描述,只是對本發(fā)明設(shè)計思路的簡單文字描述,而不是對本發(fā)明設(shè) 計思路的限制,任何不超出本發(fā)明設(shè)計思路的組合、增加或修改,均落入本發(fā) 明的保護(hù)范圍內(nèi)。
      權(quán)利要求
      1、一種可見區(qū)、1.06μm和8-12μm三波段高效減反射膜,它包括基底,其特征是位于基板上的多層低折射率氟化物膜和多層高折射率硫化物膜交替疊加構(gòu)成。
      2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可見區(qū)、1. 06Mm和8-12Mm三波段高效減反射膜, 其特征是所述的低折射率的氟化物膜為YbF3、高折射率的硫化物膜為ZnS。
      3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可見區(qū)、1. 06Mm和8-12Mm三波段高效減反射膜, 其特征是所述的基底為ZnS,它是一種可見區(qū)、1.06陶和8-12Wn透明的材料, 入射媒質(zhì)為空氣。
      4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可見區(qū)、1. 06Mm和8-12Mm三波段高效減反 射膜,其特征是低折射率氟化物膜之間置有高折射率硫化物膜,兩邊最外面分 別是基底和空氣。
      5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可見區(qū)、1. 06Mm和8-12Mm三波段高效減反射膜, 其特征是通過選取各層膜的厚度,就可實現(xiàn)可見區(qū)、1.06Wn和8-12Wii三波段 高效減反射膜。
      6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可見區(qū)、1.06Wn和8-12Mm三波段高效減反射膜, 其特征是當(dāng)光線在空氣中以O(shè)。角度入射時,可以在可見區(qū)、1.06Mm和8-12Mm 三個波段同時實現(xiàn)高透射,可見區(qū)0. 44-0. 68陶、1.06to和8-12Wn各波段的平 均反射率由未鍍膜時的約20%, 17%和14%分別降低到0.30%, 0. 04%和0.62%, 從而為多模制導(dǎo)提供了 一個有效器件。
      全文摘要
      本發(fā)明公開了一種可見區(qū)、1.06μm和8-12μm三波段高效減反射膜,膜系由高折射率基板上的低折射率氟化物膜和高折射率硫化物膜的交替多層膜組成。通過選取各層膜的厚度,就可實現(xiàn)可見區(qū)、1.06μm和8-12μm三波段高效減反射膜??梢妳^(qū)0.44-0.68μm、1.06μm和8-12μm各波段的平均反射率由未鍍膜時的約20%,17%和14%分別降低到0.30%,0.04%和0.62%,從而為多模制導(dǎo)提供了一個有效的器件。
      文檔編號G02B1/10GK101424748SQ20081016274
      公開日2009年5月6日 申請日期2008年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月1日
      發(fā)明者張梅驕, 艾曼靈, 波 金, 陳海星, 顧培夫 申請人:杭州科汀光學(xué)技術(shù)有限公司
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