專利名稱：一種ZnS基底1064nm、8μm～10μm光波段大入射角增透膜及ZnS光窗的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學器件及其加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以ZnS為基底，在1064nm 禾口 8 μ m 10 μ m兩個光波段具有大入射角的增透膜，同時還涉及一種采用該增透膜的ZnS光窗。
背景技術(shù)：
熱等靜壓多光譜ZnS基底是機載光電系統(tǒng)光窗類光學零件的主要備選材料之一。 因探測目標對飛行器的相對位置的不同、飛行器本身氣動性能及飛行器整體隱身性能的需求，紅外探測系統(tǒng)光窗的入射角越來越擴展到大角度。本發(fā)明涉及到的波長是1064nm和 8μπι IOym兩個光波段，設計入射角是50° 士 20°。據(jù)文獻報道，針對ZnS基底的紅外多波段增透膜的研究工作已經(jīng)開展了一段時間，但是到目前為止，還未見有大角度要求的紅外增透膜的相關(guān)報道。研究工作表明，膜層厚度的控制精度和工藝可行性、重復性是一直以來在光學工程研究領(lǐng)域光學鍍膜部分的主要問題所在。在機載光電系統(tǒng)領(lǐng)域光窗的透過率是系統(tǒng)設計所關(guān)注的重點問題之一。另外， 在大入射角情況下如何保證1064nm和8 μ m 10 μ m兩個光波段的透過率，同時考慮到工藝可行性和重復性等重要因素，也是該膜系設計的主要難點。而且把這些因素考慮到膜系設計當中，使膜系的可鍍制性、重復性達到預期目標也是我們需要解決的主要任務。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種ZnS基底1064nm、8 μ m 10 μ m光波段大入射角增透膜。同時，本發(fā)明的目的還在于提供一種ZnS光窗。為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種ZnS基底1064nm、8 μ m 10 μ m光波段大入射角增透膜，該增透膜由六個膜層組成，增透膜的結(jié)構(gòu)為第1膜層/第2 膜層/第3膜層/第4膜層/第5膜層/第6膜層，第1膜層鍍制于SiS基底表面，第1膜層、第3膜層和第5膜層的膜料均為％F3，第2膜層、第4膜層和第6膜層的膜料均為SiS，第 1膜層的膜層厚度為73. 09nm士 0. 8nm，第2膜層的膜層厚度為67. 77nm士 0. 7nm，第3膜層的膜層厚度為528. 47nm士 5. 3nm，第4膜層的膜層厚度為67. 84nm士0. 7nm，第5膜層的膜層厚度為275. 82nm士2. 8nm，第6膜層的膜層厚度為M3. 34nm士2. 5nm ；該增透膜的總物理厚度為1235.35nm士 12.8nm。膜層的厚度數(shù)據(jù)中，“ 士”前面部分均為膜層設計厚度，“士”后面部分均為膜層厚度容差。以“第4膜層的膜層厚度為67. 84nm士0. 7nm”為例，其中“67. 84nm” 為膜層設計厚度，"0. 7nm”為膜層厚度容差。一種鍍制有上述SiS基底1064nm、8 μ m 10 μ m光波段大入射角增透膜的SiS光窗，包括ZnS基底，在ZnS基底表面依次鍍制有第1膜層、第2膜層、第3膜層、第4膜層、第 5膜層和第6膜層，該ZnS光窗的結(jié)構(gòu)為ZnS基底/第1膜層/第2膜層/第3膜層/第4膜層/第5膜層/第6膜層，第1膜層、第3膜層和第5膜層的膜料均為％F3，第2膜層、 第4膜層和第6膜層的膜料均為SiS，第1膜層的膜層厚度為73. 09nm士0. 8nm，第2膜層的膜層厚度為67. 77nm士 0. 7nm，第3膜層的膜層厚度為528. 47nm士 5. 3nm，第4膜層的膜層厚度為67. 84nm士0. 7nm，第5膜層的膜層厚度為275. 82nm士2. 8nm，第6膜層的膜層厚度為 243. 34nm士2. 5nm,第1膜層、第2膜層、第3膜層、第4膜層、第5膜層和第6膜層的總物理厚度為 1235. !35nm士 12. 8nm。本發(fā)明提供的ZnS基底1064ηπι、8μπι ΙΟμπι光波段大入射角增透膜的膜系結(jié)構(gòu)設計合理，并且各膜層的設計厚度都存在約1%的膜層厚度可調(diào)范圍，減小了膜層厚度控制精度的要求，因此本發(fā)明提供的ZnS基底1064nm、8 μ m 10 μ m光波段大入射角增透膜具有鍍制工藝簡單，易于操作的優(yōu)點，鍍制工藝的可行性、重復性好。本發(fā)明提供的鍍制有ZnS基底1064ηπι、8μπι IOym光波段大入射角增透膜的 ZnS光窗在1064nm波段附近，在30°到70°入射角范圍內(nèi)，其透過率為78% 97% ；在 8μπι ΙΟμπι波段，在30°到70°入射角范圍內(nèi)，其透過率為74. 5% 97%。


圖1為本發(fā)明實施例2提供的ZnS光窗在1064nm光波段附近，30°到70°入射角范圍內(nèi)的透過率曲線圖，曲線A為入射角為30°時，在1064nm光波段附近的透過率變化曲線，曲線B為入射角為40°時，在1064nm光波段附近的透過率變化曲線，曲線C為入射角為 50°時，在1064nm光波段附近的透過率變化曲線，曲線D為入射角為60°時，在1064nm光波段附近的透過率變化曲線，曲線E為入射角為70°時，在1064nm光波段附近的透過率變化曲線；
圖2為本發(fā)明實施例2提供的ZnS光窗在8μπι IOym光波段，30°到70°入射角范圍內(nèi)的透過率曲線圖，曲線Al為入射角為30°時，在8 μ m ΙΟμπι光波段的透過率變化曲線，曲線Bl為入射角為40°時，在8 μ m 10 μ m光波段的透過率變化曲線，曲線Cl為入射角為50°時，在8μπι ΙΟμπι光波段的透過率變化曲線，曲線Dl為入射角為60°時，在 8μπι IOym光波段的透過率變化曲線，曲線El為入射角為70°時，在8μπι IOym光波段的透過率變化曲線；
圖3為本發(fā)明實施例3提供的ZnS光窗在1064nm光波段附近，30°到70°入射角范圍內(nèi)的透過率曲線圖，曲線A為入射角為30°時，在1064nm光波段附近的透過率變化曲線，曲線B為入射角為40°時，在1064nm光波段附近的透過率變化曲線，曲線C為入射角為50° 時，在1064nm光波段附近的透過率變化曲線，曲線D為入射角為60°時，在1064nm光波段附近的透過率變化曲線，曲線E為入射角為70°時，在1064nm光波段附近的透過率變化曲線.
一入 ，
圖4為本發(fā)明實施例3提供的ZnS光窗在8μπι IOym光波段，30°到70°入射角范圍內(nèi)的透過率曲線圖，曲線Al為入射角為30°時，在8 μ m ΙΟμπι光波段的透過率變化曲線，曲線Bl為入射角為40°時，在8 μ m 10 μ m光波段的透過率變化曲線，曲線Cl為入射角為50°時，在8μπι ΙΟμπι光波段的透過率變化曲線，曲線Dl為入射角為60°時，在 8μπι IOym光波段的透過率變化曲線，曲線El為入射角為70°時，在8μπι IOym光波段的透過率變化曲線。
具體實施例方式實施例1
本實施例是ZnS基底1064nm、8 μ m 10 μ m光波段大入射角增透膜的具體實施例，該增透膜由六個膜層組成，其結(jié)構(gòu)為第1膜層/第2膜層/第3膜層/第4層/第5膜層/ 第6膜層，第1膜層鍍制于ZnS基底表面，第1膜層、第3膜層和第5膜層的膜料均為％F3， 第2膜層、第4膜層和第6膜層的膜料均為SiS，第1膜層的膜層厚度為73. 02nm，第2膜層的膜層厚度為67. 81nm,第3膜層的膜層厚度為523. 47nm,第4膜層的膜層厚度為67. 24nm, 第5膜層的膜層厚度為273. 82nm，第6膜層的膜層厚度為M2. 44nm ；該增透膜的總物理厚度為 m7. aim。實施例2
本實施例是鍍制有ZnS基底1064nm、8 μ m 10 μ m光波段大入射角增透膜的ZnS光窗的具體實施例，包括ZnS基底，在ZnS基底上鍍制有實施例1的ZnS基底1064nm、8 μ m IOym光波段大入射角增透膜，該SiS光窗的結(jié)構(gòu)為ZnS基底/第1膜層/第2膜層/第 3膜層/第4膜層/第5膜層/第6膜層，第1膜層、第3膜層和第5膜層的膜料均為％F3， 第2膜層、第4膜層和第6膜層的膜料均為SiS，第1膜層的膜層厚度為73. 02nm，第2膜層的膜層厚度為67. 81nm,第3膜層的膜層厚度為523. 47nm,第4膜層的膜層厚度為67. 24nm, 第5膜層的膜層厚度為273. 82nm，第6膜層的膜層厚度為M2. 44nm ；膜層的總物理厚度為 1247.8nm。實施例3
本實施例是鍍制有ZnS基底1064nm、8 μ m 10 μ m光波段大入射角增透膜的ZnS光窗的又一具體實施例，包括ZnS基底，在ZnS基底上鍍制有ZnS基底1064nm、8 μ m 10 μ m光波段大入射角增透膜，ZnS基底1064ηπι、8μπι ΙΟμπι光波段大入射角增透膜由六個膜層組成，其結(jié)構(gòu)為第1膜層/第2膜層/第3膜層/第4層/第5膜層/第6膜層，該ZnS光窗的結(jié)構(gòu)為ZnS基底/第1膜層/第2膜層/第3膜層/第4膜層/第5膜層/第6膜層，第1膜層、第3膜層和第5膜層的膜料均為％F3，第2膜層、第4膜層和第6膜層的膜料均為SiS，第1膜層的膜層厚度為73. 09nm，第2膜層的膜層厚度為67. 77nm，第3膜層的膜層厚度為523. 17nm，第4膜層的膜層厚度為67. 84nm，第5膜層的膜層厚度為273. 02nm，第 6膜層的膜層厚度為M2. 35nm ；膜層的總物理厚度為1M7. Mnm。制備實施例2和實施例3提供的ZnS光窗的方法在ZnS基底上鍍制增透膜，鍍制前用300eV的離子清洗ZnS基底5分鐘，鍍制增透膜的順序依次為第1膜層、第2膜層、 第3膜層、第4膜層、第5膜層、第6膜層，增透膜的鍍制工藝為開始鍍制前真空度高于 1 X 10 ,鍍制過程中工件盤轉(zhuǎn)速高于60轉(zhuǎn)/min，工件盤加熱設定溫度為200°C，監(jiān)控片加工溫度180°C，加熱速度控制在10°C /IOmin以內(nèi)，蒸鍍％F3、ZnS材料的方式為電阻熱蒸發(fā)方式，鍍制第1膜層、第3膜層、第5膜層時％F3蒸發(fā)速率低于3nm/s，鍍制第2膜層、第4 膜層、第6膜層時ZnS蒸發(fā)速率低于5nm/s。對實施例2和實施例3提供的SiS光窗的透過率進行了測試，測試結(jié)果見圖1-圖4 所示。從圖1-圖4中可以看出，實施例2、實施例3提供的ZnS光窗在1064nm光波段附近， 30°到70°入射角范圍內(nèi)，其透過率為78% 97%;在8μπι ΙΟμπι光波段，30°到70° 入射角范圍內(nèi)，其透過率為74. 5% 97%。
權(quán)利要求
1.一種ZnS基底1064nm、8 μ m 10 μ m光波段大入射角增透膜，其特征在于，該增透膜由六個膜層組成，增透膜的結(jié)構(gòu)為第1膜層/第2膜層/第3膜層/第4膜層/第5膜層 /第6膜層，第1膜層鍍制于SiS基底表面，第1膜層、第3膜層和第5膜層的膜料均為％F3， 第2膜層、第4膜層和第6膜層的膜料均為SiS，第1膜層的膜層厚度為73. 09nm士0. 8nm, 第2膜層的膜層厚度為67. 77nm士0. 7nm,第3膜層的膜層厚度為528. 47nm士 5. 3nm,第4膜層的膜層厚度為67. 84nm士0. 7nm，第5膜層的膜層厚度為275. 82nm士 2. 8nm，第6膜層的膜層厚度為243. !Mnm士2. 5nm ；該增透膜的總物理厚度為1235. 35nm士 12. 8nm。
2.一種鍍制有權(quán)利要求1所述的ZnS基底1064nm、8 μ m 10 μ m光波段大入射角增透膜的ZnS光窗，包括ZnS基底，其特征在于，在所述ZnS基底表面依次鍍制有第1膜層、 第2膜層、第3膜層、第4膜層、第5膜層和第6膜層，該ZnS光窗的結(jié)構(gòu)為ZnS基底/第 1膜層/第2膜層/第3膜層/第4膜層/第5膜層/第6膜層，第1膜層、第3膜層和第5膜層的膜料均為％F3，第2膜層、第4膜層和第6膜層的膜料均為SiS，第1膜層的膜層厚度為73. 09nm士0. 8nm,第2膜層的膜層厚度為67. 77nm士0. 7nm,第3膜層的膜層厚度為528. 47nm士5. 3nm，第4膜層的膜層厚度為67. 84nm士0. 7nm，第5膜層的膜層厚度為 275. 82nm士2. 8nm，第6膜層的膜層厚度為M3. 34nm士2. 5nm，第1膜層、第2膜層、第3膜層、第4膜層、第5膜層和第6膜層的總物理厚度為1235. 35nm士 12. 8nm。
全文摘要
本發(fā)明涉及光學器件及其加工技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種以ZnS為基底，在1064nm和8μm～10μm兩個光波段具有大入射角高透過率的增透膜，同時還公開了一種采用該增透膜的ZnS光窗。該增透膜由六個膜層組成，第1、3、5膜層的膜料為YbF3，第2、4、6膜層的膜料為ZnS，第1膜層、第2膜層、第3膜層、第4膜層、第5膜層、第6膜層的厚度依次為73.09nm±0.8nm、67.77nm±0.7nm、528.47nm±5.3nm、67.84nm±0.7nm、275.82nm±2.8nm、243.34nm±2.5nm。本發(fā)明提供的光窗在1064nm光波段附近，在30°到70°入射角范圍內(nèi)，其透過率為78%～97%；在8μm～10μm光波段，在30°到70°入射角范圍內(nèi)，其透過率為74.5%～97%。
文檔編號G02B1/11GK102338892SQ20111029206
公開日2012年2月1日 申請日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者劉鳳玉, 吳曉鳴, 套格套, 孫紅曉, 李號召, 李辛, 王一堅, 王制修, 袁兆峰, 許照東 申請人:中國航空工業(yè)集團公司洛陽電光設備研究所