一种红外分色片及其制备方法技术

技术编号:14393232 阅读:44 留言:0更新日期:2017-01-10 21:51
本发明专利技术公开了一种红外分色片,其包括:基板和形成在基板两侧表面上的分色膜系和减反射膜系,分色膜系为:A/αLβMγH/S,减反射膜系为:A/0.45H 1.4L/S,膜系中的符号含义:A为空气,S为H‑K9L玻璃基底,为H为薄膜材料硫化锌,L为薄膜材料氧化铝,M为薄膜材料ITO,α、β和γ分别表示各膜系中心波长与中心波长的倍数。本发明专利技术分色片达到优良的技术指标,无需使用复杂膜系结构和极薄薄膜层,具有斜45°入射,1.064μm透射83%,8μm~12μm反射86%,可有效地把光束波长导向不同波段对应的探测器,实现光学系统的高精度、小型化、高集成度与轻量化的目标;分色片膜系结构简单,性能稳定,工艺操作简便,易于实现。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光学元件设计领域,涉及一种红外分色片及其制备方法
技术介绍
红外分色片在光学分析仪器、光学探测器、多模复合成像光学系统方面都有广阔的应用前景,主要用于红外多谱段成像观测和光谱分析监测,我国高分辨率对地观测系统重大专项,也对红外分色片提出了研发需求。大视场红外多光谱扫描仪用红外分色片,要求通带平均透射比高,反射带反射比强,光谱范围宽,具有高可靠性和高稳定性。红外分色膜的研制可以实现光学系统的高精度、小型化、高集成度与轻量化的目标,为了扩大红外系统可工作的条件范围,研究人员一直在探索高性能的红外分色膜,红外分色膜一直是光学薄膜研究的重点。目前,红外分色片的研究主要以金属诱导增透的设计思想,采用介质-金属-介质膜层结构来实现,极薄的金属层厚度对整个光谱曲线的影响极其敏感,且由于金属层的吸收,对分色的性能有所影响;环境适应性较差;透射区的拓宽是以牺牲透射率和反射率为代价,红外多谱段分色效率低。
技术实现思路
(一)专利技术目的本专利技术的目的是:提供一种红外分色片及其制备方法,实现1.064μm透射,8μm~12μm反射的分色片,可把入射光束导向不同波段对应的探测器,提高光谱扫描仪分辨率和成像质量。(二)技术方案为了解决上述技术问题,本专利技术提供一种红外分色片,其包括:基板2和形成在基板2两侧表面上的分色膜系和减反射膜系,分色膜系为:A/αLβMγH/S,减反射膜系为:A/0.45H1.4L/S,膜系中的符号含义:A为空气,S为H-K9L玻璃基底,为H为薄膜材料硫化锌,L为薄膜材料氧化铝,M为薄膜材料ITO,α、β和γ分别表示各膜系中心波长与中心波长的倍数。其中,所述基板2选用直径为40mm、厚度1mm的H-K9L玻璃,其表面光圈N≤3,局部光圈ΔN≤0.5,不平行度<30″,表面光洁度B=Ⅴ。其中,所述分色膜系中,α=0.245,β=1.55,γ=0.205。本专利技术还提供了一种红外分色片的制备方法,其包括以下步骤:S1:真空室清洁;S2:镀膜前基片清洗;S3:真空室准备在真空室电子枪坩埚内预置镀膜材料氧化铝、ITO和硫化锌;S4:膜层镀制打开离子源,用离子束清洗基板;按照基板两侧表面上的分色膜系和减反射膜系结构,利用电子束蒸镀方法进行膜层沉积。其中,所述步骤S4中,膜层镀制步骤中,离子源采用氩气作为工作气体,工作气体纯度不小于99.995%,气体流量20sccm。其中,所述步骤S4中,膜层镀制前,将基片加热到300±10℃,并保持1h。其中,所述步骤S4中,按设计膜系,将氧化铝、ITO和硫化锌交替蒸镀到基板的两侧表面上,其中氧化铝膜沉积时,离子源氩气气体流量18±2sccm,氧气气体流量25±3sccm,离子源束压180V~250V,离子源束流80V~120V,控制沉积速率0.2-0.5nm/s;ITO膜沉积时,氧气气体流量25±5sccm,沉积速率0.5-1nm/s;ITO膜沉积完成后,保持充氧量不变,降温到200±10℃,进行硫化锌膜沉积;硫化锌膜沉积时,温度200±10℃,离子源氩气气体流量18±2sccm,离子源束压180V~220V,离子源束流80V~110V,沉积速率0.05-0.1nm/s。其中,所述步骤S1中,用喷砂机清洗镀膜机真空室防护屏、电极、挡板和工装,然后用脱脂纱布蘸无水乙醇擦净真空室。其中,所述步骤S2中,依次用脱脂纱布和脱脂棉布蘸体积比1:1的乙醇、乙醚混合溶液擦净基片表面。其中,还包括步骤S5:基板降温,在真空不低于2×10-3Pa,降温到80±8℃,关闭抽真空系统,真空室降到室温后取出沉积红外分色片。(三)有益效果上述技术方案所提供的红外分色片及其制备方法,分色片达到优良的技术指标,无需使用复杂膜系结构和极薄薄膜层,具有斜45°入射,1.064μm透射83%,8μm~12μm反射86%,可有效地把光束波长导向不同波段对应的探测器,实现光学系统的高精度、小型化、高集成度与轻量化的目标;分色片膜系结构简单,性能稳定,工艺操作简便,易于实现,已实现工程化应用。附图说明图1为红外分色片正面与反面膜层排列示意图,其中1面为分色膜系,2为基板,3面为减反射膜系。图2为红外分色片透射比与波长的实例曲线。具体实施方式为使本专利技术的目的、内容和优点更加清楚,下面结合附图和实施例,对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。为了解决现有技术中存在的技术问题,本专利技术通过设计、试验,研制出一种1.064μm透射,8~12μm反射的红外分色片,它以H-K9L玻璃为基底,氧化铝、氧化铟锡(以下简称ITO,In2O3:SnO2=95:5)和硫化锌为膜层材料,采用真空薄膜沉积方法制备,通过简单的膜系结构实现分色功能,工艺易于控制,制备分色片1.064μm透射比大于83%,8μm~12μm反射比大于86%,产品光学性能、膜层的物理强度和环境适应性满足实际使用要求。具体地,参照图1所示,本实施例红外分色片包括基板2和形成在基板2两侧表面上的分色膜系和减反射膜系,分色膜系为:A/αLβMγH/S,减反射膜系为:A/0.45H1.4L/S,膜系中的符号含义:A为空气,S为H-K9L玻璃基底,为H为薄膜材料硫化锌,L为薄膜材料氧化铝,M为薄膜材料ITO,α、β和γ分别表示各膜系中心波长与中心波长的倍数。其中,基板2选用直径为40mm、厚度1mm的H-K9L玻璃,其表面光圈N≤3,局部光圈ΔN≤0.5,不平行度<30″,表面光洁度B=Ⅴ;分色膜系中,α=0.245,β=1.55,γ=0.205。基于上述红外分色片,其制备方法包括以下步骤:第一步,真空室清洁用喷砂机清洗镀膜机真空室防护屏、电极、挡板和工装,清洗后,被清洗件表面不得有膜层附着,然后用脱脂纱布蘸无水乙醇擦净真空室。第二步,镀膜前清洗依次用脱脂纱布和脱脂棉布蘸湿乙醇、乙醚混合溶液(体积比1:1)擦净表面,并用“哈气法”检验膜层表面,直至无油污、尘粒、擦痕为止。第三步,真空室准备将适量的镀膜材料氧化铝、ITO和硫化锌放入电子枪坩埚内(对于1000mm镀膜机,氧化铝、ITO和硫化锌分别为50g、100g、100g),镀膜材料纯度不小于99.99%,用洗耳球吹基片表面,然后立即关闭真空室门。第四步,膜层镀制真空度不低于2×10-3Pa,打开旋转架开关,旋转工件架,打开烘烤,设定烘烤温度。再依次打开电子枪偏转电源、灯丝电源及枪高压。打开离子源,用离子束清洗基板5min,离子源采用氩气作为工作气体,工作气体纯度不小于99.995%,气体流量20sccm,利用离子束辅助的电子束蒸镀方法进行膜层沉积。将基片加热到300±10℃(最佳值300℃),并保持1h。按设计膜系,将氧化铝、ITO和硫化锌交替蒸镀到基板的二个面上。镀膜材料沉积参数如下:(1)氧化铝膜沉积离子源氩气气体流量18±2sccm,氧气气体流量25±3sccm,离子源束压180V~250V,离子源束流80V~120V,调节电子枪电流,充分均匀预熔膜料,打开挡板,控制沉积速率0.2-0.5nm/s;此工艺参数能提高膜层与基底附着力,实现膜层折射率匹配,满足膜层环境适应性要求。(2)ITO膜沉积关闭离子源,氧气气体流量25±5sccm,调节电子枪电流,打开挡板,沉积速率0.5-1nm\本文档来自技高网...
一种红外分色片及其制备方法

【技术保护点】
一种红外分色片,其特征在于,包括:基板(2)和形成在基板(2)两侧表面上的分色膜系和减反射膜系,分色膜系为:A/αLβMγH/S,减反射膜系为:A/0.45H 1.4L/S,膜系中的符号含义:A为空气,S为H‑K9L玻璃基底,为H为薄膜材料硫化锌,L为薄膜材料氧化铝,M为薄膜材料ITO,α、β和γ分别表示各膜系中心波长与中心波长的倍数。

【技术特征摘要】
1.一种红外分色片,其特征在于,包括:基板(2)和形成在基板(2)两侧表面上的分色膜系和减反射膜系,分色膜系为:A/αLβMγH/S,减反射膜系为:A/0.45H1.4L/S,膜系中的符号含义:A为空气,S为H-K9L玻璃基底,为H为薄膜材料硫化锌,L为薄膜材料氧化铝,M为薄膜材料ITO,α、β和γ分别表示各膜系中心波长与中心波长的倍数。2.如权利要求1所述的红外分色片,其特征在于,所述基板(2)选用直径为40mm、厚度1mm的H-K9L玻璃,其表面光圈N≤3,局部光圈ΔN≤0.5,不平行度<30″,表面光洁度B=Ⅴ。3.如权利要求1所述的红外分色片,其特征在于,所述分色膜系中,α=0.245,β=1.55,γ=0.205。4.一种权利要求1-3中任一项所述的红外分色片的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:真空室清洁;S2:镀膜前基片清洗;S3:真空室准备在真空室电子枪坩埚内预置镀膜材料氧化铝、ITO和硫化锌;S4:膜层镀制打开离子源,用离子束清洗基板;按照基板两侧表面上的分色膜系和减反射膜系结构,利用电子束蒸镀方法进行膜层沉积。5.如权利要求4所述的红外分色片的制备方法,其特征在于,所述步骤S4中,膜层镀制步骤中,离子源采用氩气作为工作气体,工作气体纯度不小于99.995%,气体流量20sccm。6.如权利要求5所述的红外分色片的制备方法,其特征在于,所...

【专利技术属性】
技术研发人员:宗杰张艳敏孙磊王斌
申请(专利权)人:天津津航技术物理研究所
类型:发明
国别省市:天津;12

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