[发明专利]一种锗基底8-12um红外波段窗口片及其制备方法

说明书

本发明涉及一种锗基底8‑12um红外波段窗口片及其制备方法，属于红外光学领域。所述窗口片以单晶锗为基底，基底的正反两面均镀有相同的红外增透膜系结构；正反面的红外增透膜膜系结构均为：基底/0.281Ge/0.475ZnSe/0.4641Ge/0.644ZnSe/0.578YbF3/0.126ZnS/空气。根据光的干涉相消和干涉相长的原理，使用多层膜结构可以使光的干涉相长达到最大，进而最大化的提高镀膜镜片的透过率。在透过率方面，由于Ge、YbF3、ZnS等镀膜材料在该透光波段内均存在吸收，同时各膜层之间的张压应力也对波段内的光存在吸收，本发明将有吸收的膜层厚度降至最低同时在第二层和第四层镀膜采用透光性能更加完善的ZnSe材料，以此提高透过率，并在镀膜过程中采用离子源助镀及离子源镀前、镀后轰击的方式来降低膜层应力以减少吸收提高透过率的同时增强膜层强度。

技术领域

本发明属于红外光学领域，具体涉及一种锗基底8-12um红外波段窗口片及其制备方法。

背景技术

增透膜又称减反膜，在光学元件中，由于元件表面的反射作用而使光能损失，为了减少元件表面的反射损耗，常在光学元件表面沉积透明介质薄膜，使得元件达到减反增透的效果。最初的增透膜是通过在元件表面沉积单层增透薄膜材料实现的，这只能对单一特定波长的电磁波增透。为了在更大范围内和更多波长实现增透，可以利用沉积多层膜来实现。随着对增透膜的研究经验，发现了更多的可以作为增透膜的材料，同时由于镀膜技术的发展，增透膜的应用广泛涉及工业、农业、科研等多个行业。

作为一种优质的红外光学材料，锗单晶是目前世界上使用最为普遍、应用范围最广的红外光学材料，其成品主要有红外锗镜头和锗窗口；其中，红外锗镜头根据用途不同，其含有的锗镜片数量也各异。军用红外锗镜头对精度、工艺的要求较高，一般含有6至10多片锗镜片，而民用红外锗镜头的技术要求相对较低，一般含有2至3片锗镜片。锗窗口一般用于军事装备。为此，对锗窗口片的红外光透过率和膜层牢固度提出了更高的要求，而采用目前现有的生产工艺生产的锗窗口片光学薄膜透过率和膜层牢固度低，无法满足军事装备的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种8-12um波段的高透过率、高膜层牢固度的锗红外窗口片及其光学薄膜制备方法。

为实现上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：

一种锗基底8-12um红外波段窗口片，以单晶锗为基底，基底的正反两面均镀有相同的红外增透膜系结构；

正反面的红外增透膜膜系结构均为：

基底/0.281H/0.475M/0.4641H/0.644M/0.578L/0.126N/空气；

式中，H表示一个λ₀/4光学厚度的Ge膜层；M表示一个λ₀/4光学厚度的ZnSe膜层；L表示一个λ₀/4光学厚度的YbF₃膜层；N表示一个λ₀/4光学厚度的ZnS膜层，λ₀为中心波长， H、M、L和N前的数字均为膜层的厚度比例系数。

其中，锗基底的厚度为2-3mm。

一种锗基底8-12um红外波段窗口片的制备方法，包括：

步骤一：基片准备：将锗基片擦拭干净后装入镀膜机中；

步骤二：镀前准备：将镀膜材料分别加入钼舟和坩埚中，将镀膜机室体内加热、恒温、抽真空，将坩埚内的膜料手动预熔到熔融状态，其中，恒温温度为130-150℃，恒温时间为 20-30min；

步骤三：镀膜：采用电阻加热蒸发与阻电子束蒸发结合的方法进行真空蒸镀，镀膜温度为130-150℃，镀膜过程中膜层沉积速率及膜层厚度采用石英晶体控制仪控。