355 nm增透膜的设计、制备与性能

用热舟蒸发法结合修正挡板技术制备了355 nm LaF3/MgF2增透膜,并对部分样品进行了真空退火.采用Lambda 900光谱仪测试了增透膜的低反光谱和透射光谱,并考察了其光谱稳定性;使用脉冲8 ns的355 nm激光测试了增透膜的激光损伤阈值(LIDT);采用Normarski显微镜对增透膜的表面缺陷密度和破斑形貌进行了观察.实验结果表明,制备得到的增透膜的剩余反射率较低,光谱稳定性好;真空退火对增透膜的激光损伤阈值没有改善;增透膜的破环形貌为散点形式,结合破斑深度测试表明薄膜的破坏源于薄膜和基底界面的缺陷点.JGSl熔石英基底由于有好的表面状况、固有的高激光损伤阈值和以其为基底的增透膜具有更低的表面场强,使得其上的增透膜有更高的抗激光损伤能力.     

sol-gel法制备纳米TiO_2-SiO_2宽带高增透膜

通过模拟计算设计出一种透射比为99%、包含一层TiO2薄膜和一层SiO2薄膜的宽带高增透膜。两层薄膜均由溶胶-凝胶法制得并采用提拉法成形于玻璃基片上。对增透膜样品的透射比、表面形貌、膜厚等进行了表征,考察了提拉速度、退火温度、催化条件等对其透射比、表面均匀性的影响。结果表明:增透膜的使用提高了玻璃基片的透射比;当提拉速度为9cm/min,增透膜厚约为255nm时,基片在400～800nm波段的透射比提高了7%。控制退火温度,可以使增透膜在某些波段的透射比增强。增透膜样品的表面均匀性良好,室温下膜层的均方根表面粗糙度(RMS)为1.682,平均粗糙度(RA)为1.208,在550℃的温度以下,随着退火温度升高,表面粗糙度降低。     

黑曲霉菌对Ge镀增透膜层的腐蚀行为研究

为开发新型保护膜系和光学系统的防霉设计提供数据支撑,了解Ge镀增透膜层在黑曲霉环境下的腐蚀行为,有助于提高红外窗口材料的环境适应性。通过霉菌加速试验,采用荧光显微镜、扫描电镜、X射线光电子能谱等,研究黑曲霉菌对Ge镀增透膜层样品的腐蚀行为及影响规律。黑曲霉菌为产酸型微生物,在稳定期时,它的生物量最高,细胞代谢产物的积累达到高峰,在对数生长阶段,由其引起的生长环境pH值变化显著,增加了环境的酸度;黑曲霉菌初始以Ge镀增透膜层样品表层吸附的碳元素为营养粘附于样品表面,并在样品表面大量繁殖,消耗样品表层的碳含量,随着黑曲霉菌的大量繁殖,样品表面的pH值也随之降低,样品表面的金属元素被氧化,开始逐步溶解,Ge镀增透膜层样品表层的锗元素、锌元素相继被剥离,参与反应后,样品的表层形貌被破坏严重,形成了大量的腐蚀坑。黑曲霉菌对Ge镀增透膜层的腐蚀行为以点蚀方式为主,它的生长代谢作用促进Ge镀增透膜层的腐蚀。     

Ge基底LaF3-ZnS-Ge高耐用中波红外增透膜

研究了LaF3材料的蒸发特性及其在2.5~12 m红外波段的光学常数,并将LaF3晶体作为低折射率材料在Ge基底上制备了中波红外3.7~4.8 m波段高耐用性增透膜。SEM照片显示,基于LaF3材料的高耐用性增透膜表面纳米晶粒分布均匀致密,表面光洁度高。利用傅里叶变换红外光谱仪测试了其光谱特性,在3.7~4.8 m波段,峰值透射率达到99.4%,双面镀膜平均透射率由47.7%提高到98.8%。牢固度、耐久性等环境试验结果显示,膜层在保持高的光学性能的同时还可以在较为严苛的恶劣环境中使用     

锗基底3～5μm和8～12μm双波段红外增透膜研究

文中简要叙述了双波段(3～5μm 和8～12μm) 红外增透膜的膜料选择以及锗基底上红外双波段增透膜的设计与镀制,介绍了离子束辅助沉积技术制备该薄膜的过程。提出了采用脉冲真空电弧离子镀技术镀制无氢类金刚石膜作为红外增透膜的保护膜,并讨论了镀制类金刚石膜后,镀膜元件的光谱特性。     

面向激光防护应用的金刚石/V2O5 膜系设计与制备

针对目前激光对红外光电传感器的威胁,为满足红外传感器在可见光与3~5 m波段高透射,低于3 m波段高反射的使用要求,采用光学金刚石作为红外窗口材料,采用具有热致相变特性的V2O5薄膜作为激光防护涂层,采用ZnS和YbF3作为高低折射率材料,依据膜系设计理论设计具有抗激光致盲能力的红外增透膜并采用TFCalc优化膜系。采用离子辅助法制备增透膜,采用磁控溅射法在实验制备增透膜上制备V2O5涂层。采用扫描探针显微镜对光学薄膜的表面三维形貌及粗糙度进行测试分析,对薄膜进行红外光谱测试分析,结果满足使用设计要求。     

星载红外探测器组件环境适应性分析与性能优选

为满足低等级红外探测器组件在高可靠性领域的空间应用需求,对星载红外探测器组件进行温度循环试验、力学试验以及高温老炼试验等环境试验考核,并基于双积分球式均匀照明系统对环境试验前后红外探测器组件相对光谱响应率进行测试。通过对比环境试验前后红外探测器组件相对光谱响应率变化,分析红外探测器组件的环境适应性,揭示红外探测器组件的质量缺陷及其他潜在缺陷,剔除早期失效,并从参试红外探测器组件中筛选出性能优良的探测器应用在星载偏振扫面仪进行大气偏振探测。试验结果表明:参试的红外探测器组件在环境试验前后具有良好的稳定性和可靠性,可以满足航天载荷应用需求。     

超声电机湿热环境试验研究

为研究超声电机对湿热环境的耐受性,采用人工模拟加速法对其进行湿热环境试验,测试并比较超声电机湿热环境与常态环境下的电机机械性能、定子性能及摩擦材料吸湿性能.试验结果表明,经过湿热环境加速试验后,超声电机仍可正常工作;电机机械性能与定子性能试验前后较稳定;以聚四氟乙烯作为摩擦材料基体对超声电机在湿热环境下工作或储藏较适合...     

离子束辅助技术获得高激光损伤阈值的增透膜

采用合适的离子束辅助沉积(IBAD)参数在K9基底上镀制了高激光损伤阈值的中心波长1053 nm的增透膜,分别从光谱性能、吸收性能、抗激光损伤阈值(LIDT)以及退火后的影响等方面与未进行离子束辅助沉积的薄膜进行对比分析。实验结果发现,采用离子辅助制备的薄膜放置80 d后具有更好的光谱稳定性,与未进行离子束辅助镀制的薄膜相比,平均吸收下降了57%,吸收值偏高的奇异点明显减少;损伤阈值提高了60%,用Leica偏振光学显微镜观察50%损伤几率的能量下破斑形貌,发现经过离子束辅助制备的样品破斑形状整齐且缺陷点少;未进行离子束辅助制备的样品退火后吸收降低,阈值提高,但奇异点没有减少,辅助样品变化不大。由此可知,离子辅助有助于制备高性能基频增透膜。     

不同防护工艺镀层南海自然环境适应性分析

我国南海属于典型的热带海洋性气候,该地区具有典型的“高温、高湿、高盐雾和强太阳辐射”的特点。在这种恶劣的气候条件下,产品常用的经过镀层防护工艺处理的金属材料经常会出现露底、明显的桔皮、斑点、针孔、缩孔、鼓泡、流痕、泛白、堆集、起皮、脱落、擦伤、开裂、漆膜不干或返粘等现象,这就要求产品有很强的耐腐蚀性能。因此,以3种不同防护工艺镀层为研究对象,分析其南海自然环境适应性;通过分析对比12个月棚下自然环境暴露试验数据,对3种不同防护工艺镀层给出了评价,并进行了优劣分析,为产品改进研制项目提供了环境适应性评估数据,为产品改进研制项目有针对性地采取改进措施提供了环境适应性数据支撑。     

激光/长波红外双谱段减反射薄膜设计与制备

在氟化钡光学元件上设计并制备多谱段减反射薄膜是提升光电系统探测性能的关键。在氟化钡基底上设计并制备了1064 nm激光/长波红外双谱段减反射薄膜。基于周期对称结构膜系导纳计算方法,以及拟合膜层周期数与参考波长的优化算法,开展了复合谱段减反射薄膜初始膜系的设计方法研究。使用热蒸发离子束辅助沉积方法制备了多层减反射薄膜。测试结果表明,该薄膜在1064 nm处透射率为94.0%,在8~12 μm长波红外谱段平均透射率为96.3%,在8.2 μm处的透射率高达99.4%。该激光/长波红外双谱段减反射薄膜具有良好的光学性能,可以应用于多模复合精确探测光电装备之中,对于提升探测系统的工作性能具有重大意义。     

硒化锌基底8～12 μm高性能增透膜的研究

为了提高硒化锌基底的透过率以及膜层的机械强度,对硒化锌基底上高性能的红外宽带减反射膜的设计与制备工艺进行了研究。介绍了红外宽带减反射膜的膜料选择、膜系的设计以及采用离子束辅助沉积该膜系的过程．给出了用该方法制备的8-12μm波段宽带减反射膜的实测光谱曲线,其峰值透过率高达99％以上,在设计波段范围内平均透过率大于98％,膜层附着性能好,光机性能稳定。这对于红外光学系统的应用具有十分重要的意义。     

B掺杂ZnO纳米薄膜的结构和光学特性研究

采用脉冲磁控溅射法制备了B掺杂ZnO(ZnO:B)纳米薄膜,并用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见-近红外分光光度计分别研究了薄膜的结构和光学特性。结果表明:ZnO:B为多晶纳米薄膜,具有六方钎锌矿结构,且薄膜沿着c轴取向择优生长;在可见光和近红外光谱区的透光性能良好,其中在可见光区的平均透光率大于84%,而在近红外区的透光率随着波长增加而逐渐降低至45%。运用逐点无约束最优化法分析计算了薄膜的光学常数,在可见光区,ZnO:B纳米薄膜的光学常数随波长的变化很小且数值基本恒定,折射率约为2.0,而在紫外区,光学常数随波长的变化显著。     

氧化铝基体3.7 μm与4.8 μm双波段带通滤光膜研制

以红外光学和薄膜技术为理论背景,详细介绍了氧化铝基体表面3.7 m与4.8 m双波段带通滤光膜的特性、制备及测试方法。氧化铝（Al2O3）由于其透光区域较宽,牢固度好,便于光学系统使用而被经常应用于中波红外光学系统中。采用软件优化计算和双面镀制截止带通滤光膜的方案,通过速率控制、离子辅助等工艺方法研制成功了可靠性和光谱特性皆优的双波段带通滤光薄膜。分析认为设计结构和优化算法对于薄膜通带平坦度、截止深度以及透过率有着明显的影响。制备工艺方面,除了合适的蒸发速率外,采取缓慢蒸发和弱离子能量辅助也是很重要的关键技术,最终光谱透过率测试平均大于87%,通过了环境测试,符合使用要求。     

溶胶-凝胶法制备ITO薄膜的光电性能研究

采用溶胶-凝胶旋转涂膜工艺,在普通玻璃基片上制备了掺锡氧化铟(ITO)纳米透明导电薄膜。采用紫外-可见透射光谱和四探针技术,研究了不同Sn掺杂量、不同热处理温度和热处理时间以及不同涂层对薄膜光学和电学性能的影响。结果表明薄膜的方块电阻随Sn掺杂量的增大和热处理温度的升高先降低后增加,在适宜的温度范围内薄膜在可见光区平均透过率随热处理温度升高而增加。在一定的温度下,随着热处理时间的延长,ITO薄膜的方块电阻先降低后增加,透射率先增加后降低。在最佳工艺条件下,采用溶胶-凝胶法制备的ITO薄膜平均可见光透过率达86%,薄膜方阻为322Ω/□。     

类金刚石薄膜作为MgF2红外增透和保护膜的研究

系统地研究了ＭｇＦ２衬底上类金刚石薄膜的折射率和生长速率与淀积工艺之间的关系，在ＭｇＦ２衬底上成功地设计并制备了红外增透和保护膜。理论与实验研究表明，类金刚石薄膜使ＭｇＦ２的红外透过率提高３％以上是完全可靠的，但起红外增透和保护是作用的统一性问题仍有待进一步研究。     

a-SiNx:H薄膜的热丝化学气相沉积及微结构研究

为了研究热丝温度对a-SiNx:H薄膜性能的影响,采用热丝化学气相沉积法,以SiH4,NH3,H2为反应气源,改变热丝温度沉积薄膜。通过紫外-可见光吸收谱、傅里叶红外透射光谱、光致发光光谱等测试手段对薄膜发光特性、微观结构及键合情况进行表征与分析。从测试情况可知,当热丝温度为1645℃时,H含量最大,N含量最小,同时其折射率最高,薄膜材料的有序度增大;当热丝温度为1713℃时,H含量减少,N含量达到最大,且随着热丝温度增大,薄膜中N含量又开始下降,内部缺陷态密度增加。结果表明,热丝法制备a-SiNx:H薄膜的热丝温度最佳值在1596℃~1680℃之间,此时所制备的薄膜折射率为2.0,适合应用于硅基太阳能电池减反射膜层,且具有较充分的氮、氢含量,薄膜结构、性能稳定。     

脉冲激光沉积法制备红外光学SiC薄膜特性研究

采用脉冲激光沉积法在锗基底制备无氢SiC薄膜,研究了激光能量对SiC薄膜显微结构、成分和红外光学性能的影响规律。利用傅里叶红外光谱仪测量了锗基底SiC薄膜样品的红外透射光谱,其在785 cm-1附近有一个强烈Si-C键特征吸收峰,并在红外波数4 000~1 300 cm-1之间具有良好的透过性。通过对透射光谱拟合计算可知:在红外波段2.5~7.7 m之间,SiC薄膜的折射率和消光系数均随着激光能量的增加而增大,折射率大约从2.15上升到2.33,激光能量从400 mJ增加到600 mJ,且当激光能量为400、500 mJ时,消光系数均在10-3量级以内,光学吸收很小。研究表明,SiC薄膜在红外2.5~7.7 m波段是一种优异的光学薄膜材料。