[发明专利]一种通过离子注入调节光学元件光学性能的方法

说明书

本发明属于光学元件领域，具体涉及一种离子注入调节光学元件光学性能的方法，步骤包括：通过计算模拟离子注入基底表面的深度与离子能量、入射角度的关系，模拟入射离子在基底中的分布，模拟离子种类和剂量对光谱调节范围和幅度的影响；根据所需调节光谱波段和幅度，依照模拟计算结果，确定离子注入种类、能量、注入角度、注入剂量；将基底置于离子注入机内，注入确定能量和剂量的离子。通过本发明方法在基底表面注入离子，调节光学元件的吸收、透射或反射，而不影响元件表面粗糙度、硬度、耐磨性，保证光学元件的环境适应性，应用于发光晶体、探测窗口或节能窗口等，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于光学元件领域，具体涉及一种通过离子注入技术改变光学元件吸收、透射、反射的方法。

背景技术

在光学元件中，常需要对所用波段光的吸收率、透过率或反射率进行调节，还要滤掉某些杂散光。为达到这个目标，目前常采用的方法是在基底材料表面镀制薄膜，反射或吸收某一波段的光，透射另一波段的光，在宽波段范围实现这一功能需要的镀膜材料种类多、膜层多、膜层厚，膜层易受周围环境变化的影响而发生脱膜现象。光学元件是探测器系统中不可缺少的部件，常作为窗口安装于整个探测系统的最外侧，环境中的温度、湿度、雨滴、砂粒等会对窗口表面产生较大的冲击，因此要求其表面具有一定的硬度和耐温湿性，而表面镀膜层常因硬度不高、易吸潮而损坏。

发明内容

为克服上述镀膜技术的不足，本发明提供一种离子注入调节光学元件光学性能的方法，注入离子包合C、Ti、Ni、Zn、Fe、Ag、Cu或Cr等，离子以合适能量注入基底内部，调节不同谱段光谱吸收率、透过率或反射率，且对基底表面粗糙度、硬度、耐磨性等无不良影响，因而使元件具有良好的环境适应性。

本发明的技术方案具体如下：

一种离子注入调节光学元件光学性能的方法，步骤包括：

(1)通过计算模拟离子注入基底表面的深度与离子能量、入射角度的关系，模拟入射离子在基底中的分布，模拟离子种类和剂量对光谱调节范围和幅度的影响；

(2)根据所需调节光谱波段和幅度，依照模拟计算结果，确定离子注入种类、能量、注入角度、注入剂量；

(3)将基底置于离子注入机内，注入确定能量和剂量的离子。

所述基底的材质包含氧化铝、氧化硅、铝酸镁尖晶石、氮氧化铝(AlON)等。

所述注入基底表面的离子为C、Ti、Ni、Zn、Fe、Ag、Cu、Cr中任意一种或组合。

基底表面注入的离子的深度在几十纳米到几百纳米范围内，可通过注入离子能量和注入角度调节。

离子注入能量在40KeV-200KeV范围内，优选为50KeV-100KeV，更优选为50KeV，对元件表面粗糙度、硬度、耐磨性无明显不良影响。

离子注入角度为离子注入方向与基底法线的夹角，在0度-80度范围内，优选为0度-45度，更优选30度。

通过本发明方法在光学元件表面负载离子注入层，离子注入层调节光学元件某个波段的吸收、透过率或反射率，所述光学性能的变化幅度和范围通过注入离子种类和注入剂量调节。

所述离子注入剂量在10¹⁵ions/cm²至10¹⁷ions/cm²量级范围内，优选为10¹⁵ions/cm²量级，具体为2×10¹⁵-5×10¹⁵ions/cm²。

所述基底在离子注入前，进行擦洗或超声清洗，并烤干或用高纯氮气吹干。

与现有技术相比，本发明的技术效果：