1 有研国晶辉新材料有限公司北京有色金属研究总院, 北京 100088
2 天津津航技术物理研究所 天津市薄膜光学重点实验室, 天津 300308
3 西北工业大学, 陕西 西安 710129
为了有效抑制4.3 μm CO2辐射对3 μm~5 μm中波红外目标信号的干扰，基于Needle随机插层优化算法，采用电子束蒸发方法，建立了石英晶振监控方式下多层超厚Ge/Al2O3薄膜生长误差的精确反演修正模型，实现了中波红外陷波滤光片的设计、精确反演与制备；同时，针对中波红外陷波滤光片存在的面型变化大的问题，采用预置基底面型方法，实现了中波红外陷波滤光片低面型调控。研究结果表明：随着镀膜时间的增加，高折射率Ge膜具有较好的生长稳定性，而低折射率Al2O3薄膜材料沉积比例因子变化高达11.9%，且呈规律性渐变趋势；所制备的中波红外陷波滤光片在4.2 μm~4.5 μm波段区间平均截止透过率小于0.3%；3.5 μm~4.05 μm及4.7 μm~5.0 μm波段的平均透过率大于95%，镀膜后的面型被有效控制在较小范围；膜层具有较好的复杂环境适应性，成功通过了GJB 2485-95中牢固性、高温、低温、湿热等环境试验考核。
电子束蒸发法 石英晶振监控法 红外滤光片 薄膜 反演修正 electron beam evaporation quartz crystal deposition monitor infrared filter thin film inversion correction 红外与激光工程
2022, 51(3): 20210944
1 天津津航技术物理研究所, 天津市薄膜光学重点实验室, 天津 300308
2 光电材料智能表面织构技术联合实验室, 天津 300308
当前反卫星激光**发展迅猛, 迫切需要研究和发展卫星的激光防护技术, 以增强卫星在空间的生存与防护能力。本文采用可见光-近红外透明和中波吸收的玻璃基底与线性激光防护薄膜相结合的设计方法, 在玻璃基板一面设计分光膜, 实现1315 μm波长的反射和05~08 μm、155 μm波段的增透, 在玻璃基板另一面设计双波段减反射膜, 实现05~08 μm和155 μm波段的增透。采用离子束溅射沉积技术, 实现了激光防护窗口薄膜的制备, 在05~08 μm的平均透过率大于96%, 155 μm的透过率大于98%, 1315 μm的透过率小于01%, 在27 μm的透过率为30%, 在38 μm的透过率为11%。实验结果表明, 该方法实现了可见光-近红外-中红外波段激光防护窗口的制备, 对于卫星平台防护激光**具有重要作用。
激光** 离子束溅射技术 防护薄膜 透过率 反射率 laser weapon ion beam sputtering technique protective film transmittance reflectance
1 天津津航技术物理研究所 天津市薄膜光学重点实验室, 天津 300308
2 光电材料智能表面织构技术联合实验室, 天津 300308
为获得高性能紫外激光薄膜元件, 急需研制紫外高反射吸收薄膜, 实现吸收损耗的精确测量。本文采用离子束溅射技术, 通过调控氧气流量实现了具有不同吸收的Ta2O5薄膜的制备。以Ta2O5薄膜作为高折射率材料, 设计了355 nm的紫外高反射吸收薄膜。采用离子束溅射沉积技术, 在熔融石英基底上制备了355 nm的吸收薄膜, 对于A=5%的紫外吸收光谱, 在355 nm的透射率、反射率和吸收率分别为0.1%, 95.0%和4.9%; 对于A=12%的紫外吸收光谱, 在355 nm的透射率、反射率和吸收率分别为0.1%, 87.4%和12.5%。实验结果表明, 采用离子束溅射沉积技术, 可以实现不同吸收率的355 nm高反射吸收薄膜的制备, 对于基于光热偏转测量技术的紫外光学薄膜弱吸收测量仪的定标具有重要的意义。
离子束溅射技术 紫外吸收薄膜 吸收率 透射率 反射率 ion beam sputtering ultraviolet absorption film absorptivity transmissivity reflectivity
1 天津津航技术物理研究所 天津市薄膜光学重点实验室, 天津 300308
2 光电材料智能表面织构技术联合实验室, 天津 300308
3 空军驻京津地区军事代表室, 天津 300308
4 哈尔滨工业大学光电子技术研究所 可调谐激光技术国家级重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
Si薄膜在可见光和近红外波段具有一定的吸收特性, 可用于宽带吸收薄膜的制备。采用离子束溅射技术, 在熔融石英基底上制备了不同沉积工艺参数的Si薄膜, 基于透、反射光谱和椭偏光谱的全光谱数值拟合法, 计算了Si薄膜的光学常数, 并研究了氧气、氮气流量对其光学特性的影响。选择Si和Ta2O5作为高折射率材料、SiO2作为低折射率, 设计了吸收率为2%和10%的宽带(1 000~1 400 nm)吸收薄膜。采用离子束溅射沉积技术, 在熔融石英基底上制备了宽带吸收薄膜, 对于A=2%的宽带吸收光谱, 在1 064、1 200、1 319 nm的吸收率分别为2.12%、2.15%和2.22%; 对于A=10%的宽带吸收光谱, 在1 064、1 200、1 319 nm的吸收率分别为9.71%、8.35%和9.07%。研究结果对于吸收测量仪、光谱测试仪等仪器的定标具有重要的作用。
离子束溅射技术 Si薄膜 吸收率 光学常数 ion beam sputtering Si thin film absorption rate optical constant 红外与激光工程
2019, 48(2): 0221003
1 天津津航技术物理研究所 天津市薄膜光学重点实验室, 天津 300308
2 浙江大学 现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
3 成都七中高新校区, 四川 成都 610209
基于SiO2/Al/SiO2三层夹层结构, 结合使用多角度椭圆偏振谱和透射光谱精确反演获得了薄金属Al层光学常数, 并研究分析了Al光学常数随膜层厚度的变化; 在此基础上采用导纳匹配法, 理论优化获得了三腔金属诱导透射紫外滤光膜, 并系统分析了Al和SiO2介质匹配层制备误差对紫外滤光膜光谱性能的影响; 进一步采用低温、高真空Al、SiO2薄膜生长工艺, 成功获得了峰值波长位于218 nm附近, 峰值透过率~23.1%, 带宽~32 nm, 在280 nm、318 nm波段的透过率分别约为0.5%和0.04%, 400～700 nm、800~1 100 nm波段的截止度分别可达~5.0 OD、~4.5 OD的高性能三腔诱导透射紫外滤光片样品。相关研究结果对于高性能多腔诱导透射“日盲”紫外滤光片的设计与制备具有很好的指导意义。
光学薄膜 电子束蒸发 紫外诱导透射 thin film electron beam evaporation UV induced filter Al/SiO2 Al/SiO2 红外与激光工程
2018, 47(9): 0920002
天津市薄膜光学重点实验室 天津津航技术物理研究所, 天津 300300
光学薄膜的力学及热力学特性决定了光学系统性能的优劣。采用双离子束溅射的方法在硅<110>和肖特石英Q1基底上制备了SiO2薄膜, 并对制备的膜层进行退火处理。系统研究了热处理前后SiO2薄膜的力学及热力学特性。研究结果表明, 750 ℃退火条件下SiO2薄膜的弹性模量(Er)增加到72 GPa, 膜层硬度增加到10 GPa。镀完后未经退火处理的SiO2薄膜表现为压应力, 但是应力值在退火温度达到450 ℃以上时急剧降低, 说明热处理有助于改善SiO2薄膜内应力。经退火处理的SiO2薄膜泊松比(vf)为0.18左右。退火前后SiO2薄膜的杨氏模量(Ef)都要比石英块体材料大, 并且750 ℃退火膜层杨氏模量增加了50 GPa以上。550 ℃退火的SiO2薄膜热膨胀系数(αf)从6.78×10-7 ℃-1降到最小值5.22×10-7 ℃-1。
双离子束溅射 SiO2薄膜 退火 力学及热力学特性 dual ion beam sputtering (DIBS) SiO2 film annealing mechanical and thermoelastic characteristics 红外与激光工程
2018, 47(6): 0621002
1 哈尔滨工业大学 可调谐激光技术国家级重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 中国航天科工飞航技术研究院 天津津航技术物理研究所天津市薄膜光学重点实验室, 天津 300308
主要研究了离子束溅射制备的氧化钽薄膜在大气氛围下热处理对其光学特性的影响规律。实验中热处理温度范围的选择为150~550 ℃, 间隔为200 ℃。研究中分别采用介电常数的Cody-Lorentz色散模型和振子模型对氧化钽薄膜的能带特性(1~4 eV)和红外波段(400~4 000 cm-1)的微结构振动特性进行了表征。研究结果表明, 在150 ℃和350 ℃之间出现热处理温度转折点, 即热处理温度高于此值时消光系数增加。Urbach能量的变化与消光系数趋势相同, 而禁带宽度的变化与消光系数恰好相反。通过红外微结构振动特性分析, 薄膜中仍存在亚氧化物的化学计量缺陷。
Ta2O5薄膜 热处理 光学常数 禁带宽度 微结构振动 Ta2O5 thin film annealing optical constants band gap microstructure vibration 红外与激光工程
2018, 47(3): 0321004
1 中国航天科工飞航技术研究院天津津航技术物理研究所天津市薄膜光学重点实验室, 天津 300308
2 哈尔滨工业大学光电子技术研究所可调谐激光技术国家重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
3 中国航天科工集团公司深圳航天工业技术研究院, 广东 深圳 518048
利用离子束溅射沉积制备了光学薄膜。基于椭圆偏振测量技术,研究了折射率、膜层厚度和表面层厚度与测试光斑大小的关系。研究结果表明,随着样品表面测试光斑尺寸的增加,薄膜折射率变小,膜层厚度、表面层厚度增加。使用反射光谱法和轮廓仪分别验证了各光学常数的光斑效应。研究结果表明,光学薄膜的折射率与膜层厚度具有弱横向非均匀性,采用大尺寸测量光斑能弱化这种非均匀性。
薄膜 光学常数 椭圆偏振法 光斑效应 光学学报
2017, 37(10): 1031001
1 中国航天科工飞航技术研究院 天津津航技术物理研究所, 天津市薄膜光学重点实验室, 天津, 300308
2 哈尔滨工业大学 光电子技术研究所, 可调谐激光技术国防科技重点实验室, 黑龙江 哈尔滨, 150080
硫化锌材料是长波红外光学窗口材料优选材料之一.针对化学气相沉积(CVD)和热压成形(HP)两种工艺制备的硫化锌材料, 研究了从室温到600℃的光谱透过率变化现象, 基于二维相关光谱分析技术, 获得了长波吸收区内的声子交互作用.研究结果表明: 在700~1250 cm-1的长波吸收波段, CVD ZnS的声子频率为横向振动模式下(TO)的三次谐波频率和纵向声学模式下(LA)的三次谐波频率；HP ZnS的声子频率分别为3TO、3LA和4LA, 并且在温度作用下的响应顺序依次为3LA、3TO和4LA.两种工艺制备的ZnS杂质振动吸收在温度作用下对2000~1250 cm-1范围内的光谱透过率产生影响, 出现不同程度的透过率增加现象, 由于两者含有杂质的区别, 在高温下CVD ZnS的透过率变化比HP ZnS较为显著.
声子 二维相关分析 CVD ZnS CVD ZnS HP ZnS HP ZnS phonon two-dimensional correlation analysis
