一种硅光窗硬质红外增透膜及制备方法
阅读说明：本技术 一种硅光窗硬质红外增透膜及制备方法 (Silicon optical window hard infrared antireflection film and preparation method thereof ) 是由 王更 张鹏飞 陈志航 魏文东 于 2020-11-26 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种硅光窗硬质红外增透膜及制备方法,膜系结构为LHLHL|Sub|LHLHL,基底为Si基底,LHLHL为增透膜膜系,H为Ge膜层,L为SiO膜层。本发明膜系光学特性好,硬度高,高低温、盐雾、湿热环境下适应性强,光学性能稳定,无漂移,特别适应于恶劣环境下使用,通过该制备方法,在硅光窗表面镀制硬质增透膜,既保证了硅光窗的透过率,又提高了硅光窗的适应性,延长了硅光窗的使用寿命。采用本发明制备的硅光窗硬质红外增透膜在3.7～4.8μm波段的平均透射率大于98％。(The invention provides a silicon optical window hard infrared antireflection film and a preparation method thereof. The film system has good optical characteristics, high hardness, strong adaptability under high and low temperature, salt fog and damp and hot environments, stable optical performance and no drift, and is particularly suitable for being used under severe environments. The average transmittance of the silicon optical window hard infrared antireflection film prepared by the method in a wave band of 3.7-4.8 mu m is more than 98%.)
技术领域
本发明涉及一种光学零件薄膜制造技术领域，具体涉及一种红外增透膜及制备方法。
背景技术
光学窗口使用环境恶劣，经常受风沙和雨水的侵蚀，遭到雨蚀和沙蚀的光学窗口表面对入射光会产生严重的光散射，必将降低光光学窗口的透射率，严重的使光学系统失去作用，因此，需在光学窗口表面镀制高硬度且具有增透效果的膜层。类金刚石膜具有高硬度、高红外透过性和低摩擦系数等优异性能，但其在存在吸收和折射率不匹配等问题，光学窗口的透射率较低，在系统中存在冷反射等问题；本发明提供一种硅光窗硬质红外增透膜制备方法，旨在解决普通红外增透膜硬度低、环境适应性，类金刚石膜透射率低、存在冷反射的难题；以保证光学窗口透射率，提高光学窗口表面膜层的环境可靠性，延长光学窗口的使用寿命。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种硅光窗硬质红外增透膜及制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种硅光窗硬质红外增透膜，膜系结构为：
LHLHL|Sub|LHLHL
其中，Sub为基底，LHLHL为增透膜膜系，H为Ge膜层，L为SiO膜层。
所述基底为Si基底。
所述硬质红外增透膜系LHLHL中，与基底相邻的L膜层为第1层，最外层为第5层，第1～5层的几何厚度值为：第1层30～35nm，第2层330～350nm，第3层30～35nm，第4层170～190nm，第5层600～620nm。
本发明还提供涉及硅光窗硬质红外增透膜制备方法，包括以下步骤：
a.清洁基底，并用离子源轰击3～5分钟；
b.烘烤基底，抽真空至1×10-2Pa，加热基底至120℃～180℃，保温1小时；
c.镀制第1层膜层，用SiO膜料进行蒸镀，并采用离子源辅助淀积，蒸镀时真空室压强为1.5×10-2Pa，蒸发速率为2.0nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为30～35nm；
d.镀制第2层膜层，用Ge膜料进行蒸镀，并采用离子源辅助淀积，蒸镀时真空室压强1.5×10-2Pa，蒸发速率为0.3nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为330～350nm；
e.镀制第3层膜层，用SiO膜料进行蒸镀，并采用离子源辅助淀积，蒸镀时真空室压强为1.5×10-2Pa，蒸发速率为2.0nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为30～35nm；
f.镀制第4层膜层，用Ge膜料进行蒸镀，并采用离子源辅助淀积，蒸镀时真空室压强1.5×10-2Pa，蒸发速率为0.3nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为170～190nm；
g.镀制第3层膜层，用SiO膜料进行蒸镀，并采用离子源辅助淀积，蒸镀时真空室压强为1.5×10-2Pa，蒸发速率为2.0nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为600～620nm；
h.真空室冷却至室温后取出单面镀有硬质红外增透膜系的硅光窗，该硅光窗具有LHLHL|Sub膜系的光学零件，其中Sub代表基底；
i重复步骤a-g在硅光窗另一面镀硬质红外增透膜，真空室冷却至室温后取出双面镀有硬质红外增透膜系的硅光窗，该硅光窗具有LHLHL|Sub|LHLHL膜系的光学零件。
本发明的有益效果在于，本发明膜系光学特性好，硬度高，高低温、盐雾、湿热环境下适应性强，光学性能稳定，无漂移，特别适应于恶劣环境下使用，通过该制备方法，在硅光窗表面镀制硬质增透膜，既保证了硅光窗的透过率，又提高了硅光窗的适应性，延长了硅光窗的使用寿命。采用本发明制备的硅光窗硬质红外增透膜在3.7～4.8μm波段的平均透射率大于98％。本发明的硅光窗硬质红外增透膜的环境适应性满足光学薄膜国家军用标准。
附图说明
图1是本发明实测光谱曲线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
一种硅光窗硬质红外增透膜，该膜系结构为：
LHLHL|Sub|LHLHL
其中，Sub为基底，LHLHL为增透膜膜系，H为Ge膜层，L为SiO膜层。
所述基底为Si基底。
所述硬质红外增透膜系LHLHL中，与基底相邻的L膜层为第1层，最外层为第5层，第1～5层的几何厚度值为：第1层30～35nm，第2层330～350nm，第3层30～35nm，第4层170～190nm，第5层600～620nm。
实施例1
一种硅光窗硬质红外增透膜制备方法包括以下步骤：
a.清洁基底，并用离子源轰击3分钟；
b.烘烤基底，抽真空至1×10-2Pa，加热基底至150℃，保温1小时；
c.镀制第1层膜层，用SiO膜料进行蒸镀，并采用离子源辅助淀积，蒸镀时真空室压强为1.5×10-2Pa，蒸发速率为2.0nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为32nm；
d.镀制第2层膜层，用Ge膜料进行蒸镀，并采用离子源辅助淀积，蒸镀时真空室压强1.5×10-2Pa，蒸发速率为0.3nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为340nm；
e.镀制第3层膜层，用SiO膜料进行蒸镀，并采用离子源辅助淀积，蒸镀时真空室压强为1.5×10-2Pa，蒸发速率为2.0nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为32nm；
f.镀制第4层膜层，用Ge膜料进行蒸镀，并采用离子源辅助淀积，蒸镀时真空室压强1.5×10-2Pa，蒸发速率为0.3nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为180nm；
g.镀制第3层膜层，用SiO膜料进行蒸镀，并采用离子源辅助淀积，蒸镀时真空室压强为1.5×10-2Pa，蒸发速率为2.0nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为610nm；
h.真空室冷却至室温后取出单面镀有硬质红外增透膜系的硅光窗，该硅光窗具有LHLHL|Sub膜系的光学零件，其中Sub代表基底；
i重复步骤a-g在硅光窗上另一面镀硬质红外增透膜，真空室冷却至室温后取出双面镀制有硬质红外增透膜系的硅光窗，该硅光窗具有LHLHL|Sub|LHLHL膜系的光学零件。
采用本发明制备的硅光窗硬质红外增透膜在3.7～4.8μm波段的平均透射率98.2％。本发明的硅光窗硬质红外增透膜的环境适应性均满足光学薄膜国家军用标准。
实施例2
一种硅光窗硬质红外增透膜制备方法包括以下步骤：
a.清洁基底，并用离子源轰击3分钟；
b.烘烤基底，抽真空至1×10-2Pa，加热基底至120℃，保温1小时；
c.镀制第1层膜层，用SiO膜料进行蒸镀，并采用离子源辅助淀积，蒸镀时真空室压强为1.5×10-2Pa，蒸发速率为2.0nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为30nm；
d.镀制第2层膜层，用Ge膜料进行蒸镀，并采用离子源辅助淀积，蒸镀时真空室压强1.5×10-2Pa，蒸发速率为0.3nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为330nm；
e.镀制第3层膜层，用SiO膜料进行蒸镀，并采用离子源辅助淀积，蒸镀时真空室压强为1.5×10-2Pa，蒸发速率为2.0nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为30nm；
f.镀制第4层膜层，用Ge膜料进行蒸镀，并采用离子源辅助淀积，蒸镀时真空室压强1.5×10-2Pa，蒸发速率为0.3nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为170nm；
g.镀制第3层膜层，用SiO膜料进行蒸镀，并采用离子源辅助淀积，蒸镀时真空室压强为1.5×10-2Pa，蒸发速率为2.0nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为600nm；
h.真空室冷却至室温后取出单面镀制有硬质红外增透膜系的硅光窗，该硅光窗具有LHLHL|Sub膜系的光学零件，其中Sub代表基底；
i重复步骤a-g在硅光窗上另一面镀硬质红外增透膜，真空室冷却至室温后取出双面镀制有硬质红外增透膜系的硅光窗，该硅光窗具有LHLHL|Sub|LHLHL膜系的光学零件
采用本发明制备的硅光窗硬质红外增透膜在3.7～4.8μm波段的平均透射率98.1％。本发明的硅光窗硬质红外增透膜的环境适应性均满足光学薄膜国家军用标准。
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