专利名称：红外多层增透膜的光学镜头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光学技术领域，尤其涉及一种红外多层增透膜的光学 镜头。
背景技术：
目前，红外探测和成像技术广泛应用于物体的红外辐射，为了提高检 测灵敏度，作为主要工作部件的镜头和窗口材料，对其透射性能和稳定性 能的要求也越来越高，因而红外光学镜头薄膜的性能得到了广泛的重视。
常用的红外光学元件材料有硅(Si)、锗(Ge)、硫化锌(ZnS)、硒化锌(ZnSe)、 砷化镓(GaAs)等等，其中Ge由于成本最低而得到较多应用。但与此同 时Ge具有折射率高、表面反射损失大以及表面易划伤等特点，因此必须 镀制高性能红外增透膜，膜层强度差一直是一个难题，其原因是膜层材料 结构疏松、易吸潮。特别是8 12um波段兼容范围内能用来增透的材料 少，如硒化锌(ZnSe)、氟化锶(SrF2)、氟化钡(BaF2)、氟化钙(CaF2) 等，这些膜料本身结构松软，镀出的膜层强度差，SrF2、 BaF2、 CaF2等还 易吸潮。有采用氟化钍(ThF4)作为低折射率膜料的，但ThF4具有放射 性和一定的毒性，许多国家已禁止使用。
实用新型内容
为了解决上述传统光学镜头由于红外薄膜质量不佳而存在的问题和 缺陷，本实用新型提供了一种红外多层增透膜的光学镜头，在光学镜头基 材上布置有多层增透膜，其特征在于，上述多层增透膜为中折射率的ZnS、 高折射率的Ge、低折射率的YF3三种薄膜材料沉积后形成的5层增透膜， 并且邻近膜层间的折射率不同。上述多层增透膜在光学镜头基材上依次沉积的是ZnS、 Ge、 ZnS、 YF3、 ZnS， 5层增透膜。
上述第一层ZnS增透膜的物理厚度为3588埃，上述第二层Ge增透 膜的物理厚度为1259埃，上述第三层ZnS增透膜的物理厚度为5300埃， 上述第四层YF3增透膜的物理厚度为12039埃，上述第五层ZnS增透膜的 物理厚度为1207埃。
相较于传统的红外薄膜光学镜头，本实用新型提供了一种红外多层增 透膜的光学镜头，镀制有ZnS、 Ge、 YF3三种薄膜材料沉积后形成的多层 增透膜，该多层增透膜与镜头基材的结合牢固，并且膜层聚集密度大，有 效避免了脱膜现象发生，在8 12y m波段使红外镜头的平均透过率大于 99%。
图l为本实用新型一具体实施例的红外多层增透膜的光学镜头的薄膜 布置结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型的具体实施作进一步的详细说明。 对于所属技术领域的技术人员而言，从对本实用新型的详细说明中， 本实用新型的上述和其他目的、特征和优点将显而易见。
参照图1，为本实用新型一具体实施例的红外多层增透膜的光学镜头 的薄膜布置结构示意图。由于一般红外光学镜头两个表面的薄膜是相同 的，本说明书在此仅阐述光学镜头一个表面的薄膜。
在图1中，600为红外光学镜头镜片，其材料为Ge; IOO为一层中折 射率的ZnS增透膜；200为一层高折射率的Ge增透膜；300为一层中折 射率的ZnS增透膜；400为一层低折射率的YF3增透膜；500为一层中折 射率的ZnS增透膜。上述5层增透膜如图所示，依次沉积；并且折射率分 别可以做到ZnS: 2.3， Ge: 4， YF3: 1.4。当然，实际制备时，依据不同 的镀膜工艺条件，材料的折射率会有相应的变化，但红外材料的折射率变化总体来说不是很大。
在上述红外多层增透膜的光学镜头的实际制备过程中，需满足以下
条件烘烤温度为160摄氏度，烘烤时间60分钟，真空度为1.0E—3pa，公 转电压80V。离子源束流为30mA， ZnS的蒸发速率8埃/秒，Ge的蒸发 速率5埃/秒，YF3的蒸发速率7埃/秒。
由于上述红外镜头镜片两个表面的镀膜工艺相同，所以这里只描 绘一个表面的镀膜工艺和过程。上述红外增透膜是在西沃克C-VAC-800 型镀膜机上制备的，采用了离子束辅助沉积技术，用具有一定能量的荷 能离子轰击沉积中的薄膜，以改善薄膜的性能。由于外来离子对凝聚 中的粒子的动量传递，使得凝聚离子移动性增加，从而导致膜层聚集 密度增高，改善了膜层的柱状结构，使膜层更加致密，提高了膜层光 机性能的稳定性。同时，本实用新型采用MDC-360自动监控膜厚。具 体镀膜流程如下在抽到所需要的真空度后，即开始蒸镀第一层ZnS， 采用阻蒸蒸发，其物理厚度为3588埃，第二层薄膜是材料Ge，采用 电子束蒸发，其物理厚度为1259埃，第三层材料是ZnS，采用阻蒸 蒸发，其物理厚度为5300埃，第四层材料是YF3，采用阻蒸蒸发， 其物理厚度为12039埃，第五层材料是ZnS，采用阻蒸蒸发，其物理 厚度为1207埃。薄膜制备完毕。
通过以上方法制作的红外多层增透膜的光学镜头，采用双光束红外 分光光度计进行光谱曲线测量，测试曲线显示光谱性能在8-12um平 均透过率大于99%。
本实用新型针对原有红外薄膜材料选择的难点，摒弃了 SrF2、 CaF2,在膜料的选择中，我们采用了膜层强度好，但有一定吸收的 YF3作为红外增透膜的低折射率材料，在红外区工艺比较成熟的材料 Ge和ZnS分别作为高、中折射率材料；在工艺上则在传统热蒸发技 术中采用了离子束辅助沉积技术，提高了膜层光机性能的稳定性；此 外，本实用新型采用非规整膜系，以减少红外膜层的物理厚度，避免 脱膜现象发生。通过机械特性和耐环境测试实验证明所镀制的红外增透膜层，平均透过率大于99%，达到光谱性能要求，并具有膜层牢 固度好，吸收小等优点。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非因此限定本实用新 型的专利保护范围。故凡运用本实用新型的说明书及图示内容所谓的 等效结构变化，或直接或间接运用于其他相关技术领域均同理皆包含 于本实用新型所涵盖之范围内。
权利要求1.一种红外多层增透膜的光学镜头，在光学镜头基材上布置有多层增透膜，其特征在于，上述多层增透膜为中折射率的ZnS、高折射率的Ge、低折射率的YF3三种薄膜材料沉积后形成的5层增透膜，并且邻近膜层间的折射率不同。
2. 根据权利要求1所述的红外多层增透膜的光学镜头，其特征在于， 上述多层增透膜在光学镜头基材上依次沉积的是ZnS、 Ge、 ZnS、 YF3、 ZnS， 5层增透膜。
3. 根据权利要求2所述的红外多层增透膜的光学镜头，其特征在于， 上述第一层ZnS增透膜的物理厚度为3588埃，上述第二层Ge增透膜的 物理厚度为1259埃，上述第三层ZnS增透膜的物理厚度为5300埃，上述 第四层YF3增透膜的物理厚度为12039埃，上述第五层ZnS增透膜的物理 厚度为1207埃。
专利摘要本实用新型公开了一种红外多层增透膜的光学镜头，在光学镜头基材上布置有多层增透膜，其特征在于，上述多层增透膜为中折射率的ZnS、高折射率的Ge、低折射率的YF<sub>3</sub>三种薄膜材料沉积后形成的5层增透膜，并且邻近膜层间的折射率不同。相较于传统的红外薄膜光学镜头，本实用新型提供了一种红外多层增透膜的光学镜头，镀制有ZnS、Ge、YF<sub>3</sub>三种薄膜材料沉积后形成的多层增透膜，该多层增透膜与镜头基材的结合牢固，并且膜层聚集密度大，有效避免了脱膜现象发生，在8～12μm波段使红外镜头的平均透过率大于99％。
文档编号B32B9/04GK201383012SQ20092010662
公开日2010年1月13日 申请日期2009年3月30日 优先权日2009年3月30日
发明者刘自强, 超 孔, 鹰 熊, 许鹏程 申请人:北京蓝思泰克科技有限公司