1 西安工业大学光电工程学院, 陕西 西安 710021
2 宇瞳光学科技股份有限公司, 广东 东莞 523863
建立了平面型三级行星夹具膜厚均匀性数学模型, 根据该模型编写计算机仿真程序, 研究了1.8 m大口径镀膜机使用平面型三级行星夹具的膜厚均匀性问题。以光驰OTFC-1800-DCI型镀膜机为仿真对象, 分析了蒸发源特性、行星夹具倾角和行星轨半径对膜厚均匀性的影响。仿真计算结果表明: 行星夹具倾角是影响平面型三级行星夹具膜厚均匀性的主要因素, 当行星夹具倾角α=64°时, 膜厚分布最为均匀, 不均匀性为0.1%。行星轨半径对膜厚均匀性也存在影响, 当行星轨半径在665 mm时, 膜厚分布最为均匀, 膜厚不均匀性控制在1％以内。平面型三级行星夹具膜厚分布理论模型对实际镀膜工作有一定的指导意义。
行星夹具 均匀性 光学薄膜 膜厚分布 蒸发源 planetary fixture film thickness uniformity optical film film thickness distribution evaporation source
超薄银薄膜具有高柔韧性和优良的光电性能，是用于透明导电电极的潜在材料。通过电阻热蒸发技术以金属铝作为浸润层制备超薄银透明导电薄膜。引入铝浸润层降低银薄膜的阈值厚度，使银薄膜在K9 玻璃基底上以尽可能低的厚度达到连续。对不同厚度铝浸润层上银薄膜方块电阻进行测试，经SEM 图像验证后得出，1 nm铝浸润层对银薄膜具有较好的浸润效果。随后采用相同的工艺在1 nm铝浸润层上制备了不同厚度的银薄膜，透过率和方阻测试结果表明，1 nm铝浸润层上制备的10 nm银薄膜方阻值可达到13 Ω/□，其在0.4 μm~2.5 μm波段内透过率可达到50% 以上。
西安工业大学兵器科学与技术学院，陕西 西安 710021
基于谐衍射光学元件的负色散和消热差特性，设计了一种工作波段为0.40~2.50 μm的宽波段光学成像系统。建立了双层衍射光学元件带宽积分平均衍射效率的数学模型。运用Matlab软件确定衍射元件的最佳设计波长。采用BaF2、AL2O3、AL2O3-E、普通光学玻璃（KZFSN5、SF57）设计了折衍混合5片式光学结构，并通过合理分配光焦度实现了宽波段共光路共焦面集成。实验结果表明，该系统的有效焦距为100 mm，视场角为9.4°，F数为2.8，在-40~60 ℃范围内可实现无热化。在奈奎斯特频率50 lp/mm处，0.40~0.78 μm波段的调制传递函数（MTF）均大于0.6，0.78~2.50 μm波段的MTF均大于0.5。相比基于折射透镜的传统宽波段光学系统，该系统具有结构简单、尺寸小且成像质量接近衍射极限的优点。
光学设计 谐衍射光学元件 双层衍射 宽波段 激光与光电子学进展
2022, 59(19): 1922002
西安工业大学光电工程学院，陕西 西安 710021
为了降低金属高反射薄膜表面微粒污染物的光学散射，分析了金属铝膜表面不同厚度的SiO2保护层薄膜上半径为100 nm的球状微粒污染物球心处的电场强度，取电场强度极小值点对应的SiO2薄膜的物理厚度125 nm作为SiO2薄膜的优化厚度，理论计算了当波长为632.8 nm的光束正入射时，镀有优化SiO2保护层的铝膜表面的双向反射分布函数(BRDF)。研究结果显示，在－90°～90°散射角内，与不镀保护层相比，优化后膜层表面污染物的散射得到了显著降低，在反射光传输方向上，镀制保护层前后BR×cos θs(BR为双向反射分布函数，θs为散射角)分别为0.00855和0.00048。计算了原始膜系与优化膜系表面污染物的总散射损耗，分别为0.018609和6.09264×10－4，优化膜系使得表面微粒的总散射降低了96.73%。最后实验镀制了四种薄膜设计，测量了相同污染条件下四种膜系表面的污染物散射情况，证实了优化SiO2薄膜保护层可降低微粒污染物散射。
薄膜 光学薄膜 光散射 薄膜散射 双向反射分布函数 中国激光
2022, 49(18): 1803101
1 西安工业大学兵器科学与技术学院，陕西 西安 710021
2 西安工业大学光电工程学院，陕西 西安 710021
通过旋涂法制备了一系列具有不同浓度参数和方块电阻的银纳米线透明导电薄膜。通过对工艺参数的调整，所制备的薄膜在400~10500 nm波段内具有较高的光学透过率和较好的均匀性。分析了浓度参数对薄膜光电性能的影响：银纳米线浓度越大，银纳米线之间搭建的网络越密集，薄膜的有效导电路径越多，进而提高了薄膜的导电性能。当银纳米线质量浓度为1.0 mg/mL时，薄膜的方块电阻为106.1 Ω/sq，在可见光和红外光谱波段具有较高的光学透过率。为降低薄膜的方块电阻，对薄膜进行了热退火处理，通过升高温度将银纳米线之间的结点进行焊接，降低了银纳米线之间的接触电阻，从而提高了薄膜的导电性。通过对薄膜的热退火处理，在薄膜光学透过率改变幅度较小的情况下，将薄膜的方块电阻从106.1 Ω/sq降低至49.5 Ω/sq。
薄膜 银纳米线 透明导电薄膜 宽光谱 热退火 方块电阻 光学学报
2022, 42(13): 1331001
西安工业大学光电工程学院，陕西 西安 710021
为了降低高精密使用场合下多层介质高反射薄膜的表面散射，首先从多层介质薄膜双向反射分布函数(BRDF)出发，理论分析了双向反射分布函数与薄膜界面电场强度的关系。在入射光为正入射且中心波长632.8 nm处的反射率大于99%的要求下，采用SiO2、Ta2O5两种材料设计了膜系G/(HL)8/A和膜系G/(HL)8H/A，并分析了两种膜系界面的电场强度分布。然后以膜系G/(HL)8H/A界面的电场分布为基础对场强进一步优化，得到了膜系G/(HL)60.4L1.6H1.5L0.5H/A。理论计算了正入射条件下三种膜系的双向反射分布函数，发现当散射角为－45°～45°时，膜系G/(HL)6H0.4L1.6H1.5L0.5H/A表面的BRDF小于膜系G/(HL)8/A和膜系G/(HL)8H/A。同时计算了三种膜系表面的总散射损耗(S)，与膜系G/(HL)8/A和膜系G/(HL)8H/A相比，优化膜系G/(HL)6H0.4L1.6H1.5L0.5H/A的S降低了91.44%、37.98%。实验验证了利用膜层界面电场强度调控薄膜表面散射的有效性。
薄膜 多层设计 光散射 双向反射分布函数 总散射损耗
红外与激光工程
2021, 50(12): 20210234
红外与激光工程
2021, 50(11): 20210371
西安工业大学光电工程学院， 陕西 西安 710021
研究了1.1 m大口径镀膜机热蒸发制备金属铝膜的膜厚均匀性问题，针对旋转平面夹具分析了夹具高度H以及蒸发源与真空室中心轴距离L对铝膜膜厚均匀性的影响。当 L=400 mm，H/L=1.10时，膜厚均匀性最好，不均匀性为9.614%，不均匀性随H/L的值增大而增大。当H=500 mm，H/L=1.47时，膜厚均匀性最好，不均匀性为4.487%，不均匀性随H/L的值减小而增大。进而引进了一个修正挡板函数，提出并设计了合适的修正挡板，膜厚均匀性由不加修正挡板时的17.8%改善到3.9%，从而解决铝薄膜厚度均匀性问题。
光学薄膜 铝膜 旋转平面夹具 膜厚均匀性 修正挡板 optical thin film aluminum film rotating plane fixture film thickness uniformity correction mask
