一种超宽带近紫外可见区光学增透膜的制备的制作方法

本发明涉及光学原器件增透膜镀制领域，特别涉及到一种近紫外到可见光波段光学镜片增透膜的制备方法。

背景技术：

在光学系统中大多有几个甚至十几个光学镜片组成，提高单片镜片的透过率主要在通过在镜片表面镀膜来实现。这种超宽带的增透膜为获得较高的透过率离不开一种低折射率膜料mgf2，在薄膜应力方面表现为极强的张应力，蒸镀此膜料在真空室腔体极容易脱膜，影响蒸镀产品的质量；最外层为mgf2的产品容易吸潮，产品的透过率会因膜层吸潮而不稳定，并且产品表面容易吸附异物，较难去除；最外层为mgf2的产品硬度低，耐摩擦程度较弱。

我们利用：配置真空系统、加热系统、离子源系统、膜厚监控系

统的国产镀膜机稳定的控制膜层的物理厚度，使用膜料仅为两种ta2o5和sio2，层数为11层，最外层为sio2，使在整个超宽带（350-700）nm实现r<0.5%,镜片两个面镀后超高的透过率t总>99%。

技术实现要素：

本发明膜系设计仅采用两种膜料ta2o5和sio2，膜层共11层，膜系结构如下：

s/0.46l0.053h0.11l0.12h0.10l0.08h0.23l0.05h0.11l0.44h0.21l/air，

其中s代表基底材料，air代表空气，h代表1/4设计波长ta2o5厚度，l代表1/4设计波长厚度sio2的厚度，设计波长为500nm；第八层固定其光学厚度为0.05h，调整膜厚控制系统中的pid参数和最后预熔膜料的电流,ta2o5的pid为：p=3、i=1、d=1，sio2的pid为：p=3、i=0.05、d=1；最后预熔膜料的电流：ta2o5为300ma,sio2为220ma。

制备步骤如下：

步骤一：真空腔的真空度低于1.0×10^-3pa，基片烘烤到200°，镀前用离子束对产品的镀膜面进行轰击实现清洁表面的效果。

步骤二：蒸镀第一层用离子束辅助沉积的技术，沉积速率设定为0.6nm/s,蒸镀时的真空度为1.6×10^-2pa，在调整膜厚控制系统的参数及电子枪的束流让速率在1-3s达到设定值，蒸镀的厚度为(191-201)nm。

步骤三：蒸镀第二层用离子束辅助沉积的技术，沉积速率设定为0.15nm/s,蒸镀时的真空度为2×10^-2pa，在调整膜厚控制系统的参数及电子枪的束流让速率在1-3s达到设定值,蒸镀的厚度为(12-20)nm。

步骤四：蒸镀第三层用离子束辅助沉积的技术，沉积速率设定为0.6nm/s,蒸镀时的真空度为1.6×10^-2pa，在调整膜厚控制系统的参数及电子枪的束流让速率在1-3s达到设定值，蒸镀的厚度为(42-52)nm。

步骤五：蒸镀第四层用离子束辅助沉积的技术，沉积速率设定为0.15nm/s,蒸镀时的真空度为2×10^-2pa，在调整膜厚控制系统的参数及电子枪的束流让速率在1-3s达到设定值,蒸镀的厚度为(33-43)nm。

步骤六：蒸镀第五层用离子束辅助沉积的技术，沉积速率设定为0.6nm/s,蒸镀时的真空度为1.6×10^-2pa，在调整膜厚控制系统的参数及电子枪的束流让速率在1-3s达到设定值，蒸镀的厚度为(38-48)nm。

步骤七：蒸镀第六层用离子束辅助沉积的技术，沉积速率设定为0.15nm/s,蒸镀时的真空度为2×10^-2pa，在调整膜厚控制系统的参数及电子枪的束流让速率在1-3s达到设定值,蒸镀的厚度为(18-28)nm。

步骤八：蒸镀第七层用离子束辅助沉积的技术，沉积速率设定为0.6nm/s,蒸镀时的真空度为1.6×10^-2pa，在调整膜厚控制系统的参数及电子枪的束流让速率在1-3s达到设定值，蒸镀的厚度为(10-16)nm。

步骤九：蒸镀第八层用离子束辅助沉积的技术，沉积速率设定为0.15nm/s,蒸镀时的真空度为2×10^-2pa，在调整膜厚控制系统的参数及电子枪的束流让速率在1-3s达到设定值,蒸镀的厚度为12nm。

步骤十：蒸镀第九层用离子束辅助沉积的技术，沉积速率设定为0.6nm/s,蒸镀时的真空度为1.6×10^-2pa，在调整膜厚控制系统的参数及电子枪的束流让速率在1-3s达到设定值，蒸镀的厚度为(41-51)nm。

步骤十一：蒸镀第十层用离子束辅助沉积的技术，沉积速率设定为0.15nm/s,蒸镀时的真空度为2×10^-2pa，在调整膜厚控制系统的参数及电子枪的束流让速率在1-3s达到设定值,蒸镀的厚度为(131-141)nm。

步骤十二：蒸镀第十一层用离子束辅助沉积的技术，沉积速率设定为0.6nm/s,蒸镀时的真空度为1.6×10^-2pa，在调整膜厚控制系统的参数及电子枪的束流让速率在1-3s达到设定值，蒸镀的厚度为(83-93)nm。

步骤十三：待产品冷却到150°即可取出，取出陪镀片进行测试即可获得r<0.5%(350-700)nm的产品。

步骤十四：按照上述步骤将玻璃镜片翻面然后镀制另一个表面，镀后测试产品的透过率，即可获得t总>99%(350-700)nm的超高透过率要求的产品。

本发明目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种新的膜系结构，共11层，两种膜料设计，实现过程中控制精度高，在整个超宽带350-700nm范围内剩余反射率小于0.5%，镀后产品的透过率大于99%。

本发明解决了层数多在控制上较难实现的缺点，主要是膜料种类少仅为2种，固定最薄层膜层的物理厚度，控制工艺上调整减小了控制上的误差。

本发明的优势膜层质量主要表现在：膜层表面质量稳定，易清洁，膜层硬度高，耐摩擦系数高；超宽的波长范围、超高的透过率。

附图说明

图1膜系设计理论曲线效果图；

图2ta2o5沉积速率效果图；

图3sio2沉积速率效果图；

图4镀膜次序示意图；

图5反射率光谱测试效果图；

图6产品镀后的透过率效果图。

具体实施方式

调整镀制膜料的工艺参数降低膜料的吸收和损耗，提高增透膜的增透效果。降低两种膜料镀制的沉积速率，ta2o5为0.15nm/s,sio2为0.6nm/s。调整膜厚控制相关的工艺参数，膜料ta2o5和sio2的沉积速率在1-3s内达到设定值。按照已经设定好的膜层厚度，按照权利要求书的步骤，1-11层的顺序镀制镜片的其中一个表面a面,然后将镜片翻面再继续镀制镜片的另一个表面b面。光谱测试：测试a、b面的反射率、测试a、b面镀后产品的透过率。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种超宽带近紫外到可见区增透膜的制备，在玻璃镜片上镀制超宽带增透膜，膜料种类仅用两种：Ta2O5和SiO2，SiO2打底共11层。使用高精度的物理厚度监控方法，镀制(350‑700)nm波段的增透膜，镀后剩余反射率小于0.5%，透过率由未镀膜的92%提高到99%，使用SiO2膜料替代MgF2增强了光谱的稳定性；额外还增强了镜片表面的硬度和抗吸附能力，并且产品在装配前较容易清洁。

技术研发人员：王昌运;吴先云;陈伟;张星;陈秋华
受保护的技术使用者：福建福晶科技股份有限公司
技术研发日：2018.12.21
技术公布日：2019.04.09