[发明专利]大角度多波段红外高反射膜系的制备方法

说明书

技术领域

本发明是关于镀制光学薄膜的方法，更具体地说，本发明是关于ZnS或石英基底同时对近红外(激光波长1.064um)和远红外(8～12um)超宽波段大角度入射(0～43⁰)的高反射膜的膜系设计和工艺制备镀制方法。

背景技术

高反射膜作为光学薄膜的一种，广泛应用于各种光学和红外元器件、太阳能电池以及大功率激光系统中。目前已有很多不同类型的高反射膜能满足光学和红外技术领域的部分实际应用。而更广泛的实际应用对高反射膜综合性能的要求不断提高。目前公知的应用非常广泛的高反射镀膜，一般都是使用金属（如金、银、铝等）或金属与介质材料或半导体材料（如硅、锗等）来进行高反射膜的镀制。由于红外隐身条件所限，因此不能同时应用于激光和红外制导技术等特殊要求的光学设计，不能满足激光和红外制导中隐身和高反射的要求。

由于上述光学波段的高反射膜不仅要求膜层要非常牢固地镀制覆盖在红外材料ZnS或石英基底上，还要求在近红外和远红外非常宽阔的范围内反射率要尽可能的高(反射率R达到90%以上)，而且使用波段的入射角指标要求达到0°～43°。然而现有技术中凡涉及红外的宽波段高反射膜可选用的红外膜料品种极少，膜系设计和工艺难度很大。现有高反射膜（反射率R≥95%）通常镀制于单点波长(如532nm或1064nm)，或几百纳米（＜1um）波段范围。现有技术高反射膜由于范围不宽，则膜系设计相对层数较少，膜层不太厚（一般＜1um）。镀膜工艺制备时间较短（一般1小时左右），因而镀制的高反射膜牢固性比较容易解决。目前常规的可见光和近红外高反膜都是镀制在硬质材料基底上，膜层的设计层数较少，可用的介质膜料品种很多，可达几十种。而本发明要求的高反射膜可选用的膜料仅有几种，膜系设计的厚度非常厚，其高反射膜牢固的要求之高、工艺难度之大，决非目前常规高反射膜系可比拟，否则其高反射膜产品就无法在野外和空中的恶劣环境中长久使用。

发明内容

为了克服目前常规高反射膜镀制技术仅限于在单点波长或狭窄波长范围使用金属或金属+介质材料镀制红外宽波长范围的高反射膜的缺陷，本发明提供一种能够满足隐身功能的在ZnS或石英基底上镀制膜层坚硬牢固，隐身性能优良，并能在野外恶劣环境使用长久的大角度范围近红外和远红外超宽光学波段高反射膜的膜系设计和工艺制备方法。

本发明的上述目的可以通过以下措施来达到：一种大角度多波段红外高反射膜系的制备方法，其特征在于包括如下步骤：用膜系设计公式：计算每层膜的光学厚度值并按顺序列表格，并用下述膜系设计公式计算每层膜的光学厚度值，并按顺序列表，G/1.0M8.6103L11.6067H7.0954L12.203H10.2179L14.5858H7.382L14.4999H6.8875L14.7288H7.0563L14.8196H9.8268L12.606H13.4108L17.5808H12.5002L15.0709H13.5084L15.0556H12.5451L16.2573H15.0726L12.5404H6.4158L1.0M1.2L(1.3H1L)^⁸ 1.0M/A，其中，G为ZnS或石英基底，M为Al₂O₃膜料，H为ZnSe膜料，L为YbF₃膜料，A为折射率N_A=1的空气介质，膜系参考波长λ_c=800nm，入射角为0°～43°@1.064um & 0°～43°@8～12um；以红外材料ZnS或石英基底作为大角度入射近红外和远红外光学波段的高反射膜膜系基底；用光学真空镀膜机按公式列表顺序和厚度值装填膜料，将与ZnS或石英基底粘接的1.0M层膜料Al₂O₃镀制在第一层，取上述至少三种颗粒状晶体膜料，按M、H、L膜料排布顺序依次放入可旋转的电子枪蒸发源坩锅中作为初始膜系，从单层膜开始对光学膜层进行应力匹配和粘接打底，各光学膜层膜料在电子枪高压、高温的电子束作用下，形成蒸气分子，依次附着生长在基底表面；超声波清洗镀膜基底，然后放入真空室抽真空，在真空环境下，加温烘烤镀膜基底，采用30℃起始温度，缓慢升温至230℃后保温100～120分钟，然后进入考夫曼离子源辅助蒸镀工艺，在镀膜前和镀膜过程用离子源轰击基底；让其产生的离子束轰击基底到镀膜完成。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果

（1）用本发明方法制备的高反射膜有很宽的多波段范围。