本实用新型专利技术公开了一种超低吸收的CO2激光双面增透膜的结构为：Air/qHpL/Sub/pLqH/Air；其中，Sub代表基底；H代表高折射率膜料ZnSe膜层；L代表低折射率膜层，L为两种低折射率膜料L1膜层和L2膜层的混合膜层，两种低折射率膜料L1膜层和L2膜层的折射率均为1～1.6，低折射率膜料L1膜层和低折射率膜料L2膜层所用材料不同，低折射率膜料L1膜层：低折射率膜料L2膜层的光学厚度比例控制在1：3～1：6；p、q分别代表各膜层的光学厚度系数。本实用新型专利技术在硒化锌基片两侧表面镀制膜系，并通过结合两种低折射率膜料混镀，实现10600nm增透，减少了吸收，提高了透过率，平均透过率大于99.7％，单面反射小于0.1％，吸收由原先的0.3％降低到0.1％以内，抗激光损伤阈值经检测由原先的6000W/CM2提升到10000W/CM2。。。
【技术实现步骤摘要】
一种超低吸收的CO2激光双面增透膜
[0001]本技术涉及一种超低吸收的CO2激光双面增透膜，属于减反膜领域。
技术介绍
[0002]随着光电子技术，尤其是激光技术、光纤通讯等高科技产品的发展，光学薄膜涂层在基础光学、激光技术、光谱学等领域得到越来越广泛的应用。例如，高功率激光中，低吸收、高损伤阈值的薄膜元件是获得优质激光束的关键元件。正因为如此，薄膜技术也在飞速发展。
[0003]在光学元件中，CO2减反膜的优点是制备工艺较简单，难点是膜层吸收大，透过率低，透过率很难提升至99.7％以上，且膜层抗激光损伤阈值较难提升。本技术开发了一种 CO2激光波段超低吸收双面增透膜，降低了减反膜膜层的吸收，将两种膜料控制比例进行混镀，达到提升透过率和抗激光损伤阈值的目的。
技术实现思路
[0004]本技术提供一种CO2激光波段超低吸收双面增透膜，通过膜系设计和工艺改进，在基底两侧表面镀制膜系，实现10600nm增透，平均透过率大于99.7％，单面反射小于 0.1％，吸收由原先的0.3％降低到0.1％以内；抗激光损伤阈值由原先的6000W/CM2提升到10000W/CM2。
[0005]为解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案如下：
[0006]一种CO2激光波段超低吸收双面增透膜的结构为：Air/qHpL/Sub/pLqH/Air；其中， Sub代表基底；H代表高折射率膜料ZnSe膜层，高折射率膜料ZnSe膜层的折射率为2～3； L代表低折射率膜层，L为两种低折射率膜料L1膜层和L2膜层的混合膜层，两种低折射率膜料L1膜层和L2膜层的折射率均为1～1.6，低折射率膜料L1膜层和低折射率膜料L2膜层所用材料不同，低折射率膜料L1膜层：低折射率膜料L2膜层的光学厚度比例控制在 1：3～1：6；p、q分别代表各膜层的光学厚度系数。
[0007]p、q数值大小和参考波长λ有关，且0≤p≤100，0≤q≤200。Air为空气侧。
[0008]申请人经研究发现，低折射率膜料L1膜层(YF3膜层或YbF3膜层)：L2膜层(BaF2膜层)的光学厚度比例控制在1：3到1：6之间对高功率激光薄膜的吸收值具有决定性的作用，通过膜系优化，在一定程度上控制温度场与热应力场的分布，可以大大降低薄膜的吸收值，显著提高抗激光损伤阈值；另一方面考虑到镀膜效率及膜层所造成的吸收、散射、不牢等多方面因素，本申请使用最少的膜层数、最小吸收的膜料厚度匹配，第一组YF3或YBF3膜层厚度为160
±
5nm，BaF2膜层厚度为945
±
5nm，第二组YF3或YBF3膜层厚度为270
±
5nm，BaF2膜层厚度为810
±
5nm，得到了光学性能和机械性能均优异的CO2波段超低吸收增透膜，解决了现有CO2波段的增透膜吸收大的问题，改善了镜片的使用效果，延长了镜片的使用寿命。
[0009]优选，基底正反面的膜层称对称设置。
[0010]对于CO2波段来说，膜料在此波段的吸收是第一考虑要素，考虑到吸收、折射率、附
着力、耐湿性、耐温性等情况，优选，高折射率膜层所用膜料为硒化锌(ZnSe)；低折射率膜层所用膜料为氟化物材料。进一步优选，低折射率膜料L1为YF3或YbF3，低折射率膜料L2为BaF2。
[0011]两种低折射率膜料的比例不同。两种低折射率的膜料通过比例混合达到应力和吸收降低。
[0012]上述基底所用材料为折射率2～3的CO2激光窗口玻璃。优选，基底所用材料为硒化锌，厚度为3
±
0.2mm。
[0013]作为本申请具体的优选方案，超低吸收的CO2激光双面增透膜的结构为：Air/0.2H (pmL
1 pnL2)/Sub/(pnL
2 pmL1)0.2H/Air，其中，H代表ZnSe膜层，L1代表YF3膜层， L2代表BaF2膜层，其中pm:pn＝i，3≤i≤6，pm和pn代表各膜层的光学厚度系数。
[0014]上述CO2激光波段超低吸收双面增透膜的制备方法，包括如下步骤：
[0015](1)基底加热：镀膜前对基底在抽真空状态下进行烘烤加热，提高基底温度，烘烤温度为150℃～250℃，时间为1～1.5h；
[0016](2)离子束清洗：对基底进行离子束清洗，离子清洗时长为1～15min，离子束电压为200～400V，离子束流为1～8A；
[0017](3)基底正面膜系镀制：根据膜系设计中的膜系结构，在基底正面依次镀制各膜层；
[0018](4)基底背面膜系镀制：正面膜系镀制完成后，取出元件，重复步骤(1)～(2)对反面各膜层依次镀制。
[0019]上述方法使用电子束蒸发以及合适的烘烤温度等特定的工艺条件，采用双面镀膜方式，可实现3mm厚的硒化锌镜片在10600nm波段具有良好的透过效果，平均透过率在99.7％以上；提高了CO2激光镜片的光学效率，并保证了光学镜片的抗激光损伤阈值，使得此光学元件在CO2激光应用上使用寿命更长。
[0020]为了提高膜层附着力，步骤(1)中，烘烤前，用无尘布蘸环保擦拭液和丙酮体积比为(6
‑
8):1的混合液擦拭基底。
[0021]膜层制备时条件的控制，也是非常关键的，各膜层的制备条件不仅影响着单膜层的致密性等性能，还影响着与相邻膜层的结合力以及整体膜层的光学性能，优选，步骤(3) 和步骤(4)中：
[0022]YF3(或YbF3)膜层镀制：将YF3(或YbF3)膜料放到坩埚或者钼皮舟中，采用电子束蒸发或者电阻加热的方法进行镀制，其本底真空度高于9.5
×
10
‑4Pa，沉积速率为 0.5nm/s；
[0023]BaF2膜层镀制：将BaF2膜料放到坩埚或者钼皮舟中，采用电子束蒸发或者电阻加热的方法进行镀制，其本底真空度高于9.5
×
10
‑4Pa，沉积速率为1
‑
5nm/s，优选为1
‑
3nm/s；
[0024]ZnSe膜层镀制：将ZnSe膜料放到坩埚或者钼皮舟中，采用电子束蒸发或者电阻加热的方法进行镀制，其本底真空度高于9.5
×
10
‑4Pa，沉积速率为1
‑
5nm/s，优选为1
‑
2nm/s；
[0025]需要特别提出，YF3或YbF3膜层和BaF2膜层是同时蒸发，通过调整沉积速率来保证蒸镀比例，进一步优选，YF3或YbF3的沉积速率为0.5nm/s，BaF2沉积速率为1.5nm/s或者YF3或YbF3的沉积速率为0.5nm/s，BaF2沉积速率为3nm/s。
[0026]上述通过膜系设计和工艺改进，在3mm厚硒化锌基片两侧表面镀制膜系实现 10600nm增透，降低吸收，提高了透过率，平均透过率≥99.7％，单面反射≤0.1％；抗激光损
伤阈值经检测由原先的6000W本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种超低吸收的CO2激光双面增透膜，其特征在于：超低吸收的CO2激光双面增透膜的结构为：Air/qHpL/Sub/pLqH/Air；其中，Sub代表基底；H代表高折射率膜料ZnSe膜层，高折射率膜料ZnSe膜层的折射率为2～3；L代表低折射率膜层，L为两种低折射率膜料L1膜层和L2膜层的混合膜层，两种低折射率膜料L1膜层和L2膜层的折射率均为1～1.6，低折射率膜料L1膜层和低折射率膜料L2膜层所用材料不同，低折射率膜料L1膜层：低折射率膜料L2膜层的光学厚度比例控制在1：3～1：6；p、q分别代表各膜层的光学厚度系数。2.如权利要求1所述的超低吸收的CO2激光双面增透膜，其特征在于：低折射率膜料L1膜层为YF3膜层或YbF3膜层。3.如权利要求1或2所述的超低吸收的CO2激光双面增透膜，其特征在于：低折射率膜料L2膜层为BaF2膜层。4.如权利要求1或2所述的超低吸收的CO2激光双面增透膜，其特征在于：基底的折射率2～3。5.如权利要求4所述的超低吸收的CO2激光双面增透膜，其特征在于：基底所用材料为硒化锌，基底厚度为3
±
...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈莉，李全民，刘翔银，朱敏，吴玉堂，
申请(专利权)人：南京波长光电科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：
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