一种红外光学窗口及其制造方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种红外光学窗口及其制造方法，包括：提供红外光学窗口基片；在入射面上形成第一抗反射结构；在出射面上形成第二抗反射结构；在形成了第一抗反射结构的入射面上形成聚合物薄膜保护层。本发明专利技术的实施例中，在入射面的抗反射结构上形成了由具有高红外光透过率的聚合物材料形成的薄膜保护层，该薄膜保护层不存在吸水吸潮现象，机械性能稳定，对工作环境变化不敏感，内应力小，8～12um波段平均红外透过率达到85%以上，折射率适中，制备方法简单，成本低廉。利用这种结构可保护抗反射结构免受环境污染和物理破坏，有效提高窗口可靠性，增加窗口的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及红外光学器件领域，尤其是涉及ー种红外光学窗ロ及其制造方法。
技术介绍
由于传统红外光学窗ロ材料具有较大反射系数,所以当作为红外光学窗ロ时需要进行表面抗反射处理。通常的增透处理方法是在红外光学窗ロ表面制作亚波长抗反射结构。理论上采用亚波长抗反射结构的红外窗ロ在8 12um波段的最高红外透过率能达到99. 5%，平均透过率达95%以上。但是，虽然采用亚波长结构的窗ロ有很高的红外透过率，但在实际使用过程中会 产生如下问题一，使用环境中的尘埃颗粒容易陷入到结构中，使得抗反射层的折射率发生改变，窗ロ受到污染，并且不能采用普通的擦拭方法清洁红外窗ロ，从而影响窗ロ的红外透过率。ニ，红外窗ロ的亚波长结构尺寸过小，窗ロ在发生意外磕碰的情况下容易使表面结构受到损坏，物理破坏也会改变抗反射层的折射率，影响窗ロ使用寿命甚至导致窗ロ失效。因此需要在窗ロ表面制作一层保护膜来保护结构。红外光学器件一般是采用PECVD (等离子体增强化学气相沉积法)制备DLC (类金刚石镀膜)的方法制作光学保护层。但是由于亚波长结构表面微小不平整的结构，使得气相沉积后的的表面也会不平整，对红外窗ロ的亚波长结构起不到保护作用，所以无法采用这种方法制作亚波长结构的保护层。现有技术中，暂未发现有对于如何保护红外窗ロ的亚波长抗反射结构的相关研究报道。
技术实现思路
本专利技术的目的之ー是提供一种能够为红外光学窗口上的抗反射结构提供良好的保护的红外光学窗ロ及其制造方法。本专利技术实施例公开的技术方案包括 ー种制造红外光学窗ロ的方法，包括提供红外光学窗ロ基片；在所述红外光学窗ロ基片的入射面上形成第一抗反射结构；在所述红外光学窗ロ基片的出射面上形成第二抗反射结构；在形成了所述第一抗反射结构的所述入射面上形成聚合物薄膜保护层。进ー步地，在所述红外光学窗ロ基片的入射面上形成第一抗反射结构包括在所述入射面上形成氮化硅层；在所述氮化硅层上涂布光刻胶层；在所述光刻胶层上形成于所述第一抗反射结构对应的图形；用所述光刻胶层对所述氮化硅层进行过刻蚀，形成氮化硅掩膜层；去除所述氮化硅掩膜层上的所述光刻胶层；用所述氮化硅掩膜层刻蚀所述入射面，形成第一抗反射结构；去除所述氮化硅掩膜层。进ー步地，在所述红外光学窗ロ基片的出射面上形成第二抗反射结构包括在所述出射面上形成氮化硅层；在所述氮化硅层上涂布光刻胶层；在所述光刻胶层上形成于所述第二抗反射结构对应的图形；用所述光刻胶层对所述氮化硅层进行过刻蚀，形成氮化硅掩膜层；去除所述氮化硅掩膜层上的所述光刻胶层；用所述氮化硅掩膜层刻蚀所述出射面，形成第二抗反射结构；去除所述氮化硅掩膜层。进ー步地，所述第一抗反射结构和/或所述第二抗反射结构为凸起的圆柱、圆锥、圆台或棱柱。进ー步地，所述第一抗反射结构和/或所述第二抗反射结构为凹入的圆柱形凹槽、圆锥形凹槽、圆台形凹槽或棱柱形凹槽。进ー步地，所述聚合物薄膜保护层由具有高红外光透过率的聚合物材料形成。本专利技术实施例中还提供了一种红外光学窗ロ，包括红外光学窗ロ基片，其中在所述红外光学窗ロ基片的入射面上形成有第一抗反射结构，在所述红外光学窗ロ基片的出射面上形成有第二抗反射结构；聚合物薄膜保护层，所述聚合物薄膜保护层形成在所述入射面上，所述聚合物薄膜保护层覆盖所述第一抗反射结构。 进ー步地，所述第一抗反射结构和/或所述第二抗反射结构为凸起的圆柱、圆锥、圆台或棱柱。进ー步地，所述第一抗反射结构和/或所述第二抗反射结构为凹入的圆柱形凹槽、圆锥形凹槽、圆台形凹槽或棱柱形凹槽。进ー步地，所述聚合物薄膜保护层由具有高红外光透过率的聚合物材料形成。本专利技术的实施例中，在入射面的抗反射结构上形成了由具有高红外光透过率的聚合物材料形成的薄膜保护层，该薄膜保护层不存在吸水吸潮现象，机械性能稳定，对工作环境变化不敏感，内应カ小，8 12um波段平均红外透过率达到85%以上，折射率适中，制备方法简单，成本低廉。利用这种结构可保护抗反射结构免受环境污染和物理破坏，有效提高窗ロ可靠性，增加窗ロ的使用寿命。附图说明图I是本专利技术一个实施例的制造红外光学窗ロ的方法的流程示意 图2是本专利技术一个实施例的红外光学窗ロ的底视示意 图3是本专利技术一个实施例的红外光学窗ロ的侧视示意图。具体实施例方式如图I所示，本专利技术的实施例中，ー种制造红外光学窗ロ的方法包括步骤10、步骤12、步骤14和步骤16。步骤10 :提供红外光学窗ロ基片。本专利技术的实施例中，首先提供用于制造红外光学窗ロ的基片，即红外光学窗ロ基片。本专利技术的实施例中，该基片可以是任何适合于制造红外光学窗ロ的材料制成，比如，硅、锗、蓝宝石、ZnS (硫化锌)、ZnSe (硫化硒)、Chalcogenide Glasses (黑钻)等等。步骤12 :在入射面上形成第一抗反射结构。红外光学窗ロ在使用中，光线从其一面入射并从其另一面出射，因此其具有入射面和出射面。相应地，由于红外光学窗ロ是基于前述的红外光学窗ロ基片制成，因此，该红外光学窗ロ基片的相应面也称为入射面和出射面。在步骤12中，可以在红外光学窗ロ基片的入射面上形成第一抗反射结构。本专利技术的实施例中，在红外光学窗ロ基片的入射面上形成第一抗反射结构的步骤可以包括 首先，在该入射面上形成氮化硅层，该氮化硅层可以使用任何适合的方法形成在入射面上，比如气相沉积法，例如等离子体増加化学气相沉积法(PECVD)等等； 然后，在氮化硅层上涂布光刻胶层； 随后，在光刻胶层上形成与第一抗反射结构对应的图形，这里，本专利技术的实施例中，可以通过非接触式曝光的方法对该光刻胶层进行曝光使掩膜板上的图形(即与第一抗反射结构对应的图形)转移到光刻胶层上然后对该光刻胶层进行显影实现； 其后，使用该光刻胶层对氮化硅层进行过刻蚀，从而形成氮化硅掩膜层，这里，可以使用任何适合的刻蚀方法进行刻蚀，例如，反应离子刻蚀(RIE)等等； 过刻蚀完成后，去除氮化硅掩膜层上的光刻胶层； 然后，用该氮化硅掩膜层刻蚀红外光学窗ロ基片的入射面，从而在入射面上形成第一抗反射结构； 最后，从该红外光学窗ロ的基片上去除该氮化硅掩膜层。这样，即在红外光学窗ロ基片的入射面上形成第一抗反射结构。本专利技术的实施例中，该可以抗反射结构可以是凸起的结构，例如凸起的圆柱、圆锥、圆台或棱柱等等；也可以是凹入的结构，例如凹入的圆柱形凹槽、圆锥形凹槽、圆台形凹槽或棱柱形凹槽等等。这些凸起或凹入的结构在入射面上既可以随机紧密排列也可以按ー定规律紧密排列，例如，在入射面上排列成ニ维矩阵的形状等等。容易理解，在前述的用光刻胶进行刻蚀以形成这些结构的过程中，在光刻胶上形成对应的图形，并将该图形刻蚀形成在氮化硅掩膜上，使用该氮化硅掩膜即可刻蚀形成特定形状的第一抗反射结构。本文中，称光刻胶上为了形成第一抗反射结构而形成的图形为与第一抗反射结构对应的图形。本实施例中，前述形成第一抗反射结构的各个步骤中还可以包括相应的清洗、烘烤等步骤。各个步骤中的相关參数也可以根据实际情况而具体选择。例如，一个实施例中，形成第一抗反射结构的具体步骤包括 步骤一，硅片(本实施例中红外光学窗ロ基片为硅片)表面处理使用丙酮对双面抛光硅片进行超声波清洗，之后用去离子水冲洗干净，接着用氢氟酸清洗硅片，再用去离子水冲洗，氮气吹干，放入烘箱中烘干，然后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造红外光学窗口的方法，包括：提供红外光学窗口基片；在所述红外光学窗口基片的入射面上形成第一抗反射结构；在所述红外光学窗口基片的出射面上形成第二抗反射结构；在形成了所述第一抗反射结构的所述入射面上形成聚合物薄膜保护层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何少伟，陈鹏杰，王明星，胡庆，徐向东，李伟，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：