专利名称：一种微光、激光透射且中红外光反射膜及棱镜、制备方法
技术领域：
本发明属于光学器件及其制备技术领域，具体涉及一种微光、激光透射且中红外光反射膜，还涉及镀制有该膜的棱镜及其制备方法。
背景技术：
对于某些特殊要求的光电产品，由于受空间及重量的限制，在产品具有同样功能特性的情况下，减小体积与重量有着非常重要的意义。本发明镀有微光、激光透射，中红外光反射膜的氟化钙胶合棱镜为“三光合一”光电产品的关键元件，具有将接收的三波段光线进行分离的作用。目前未查阅到与本发明提供的微光、激光透射且中红外光反射膜的膜系结构设计、镀制方法相同的三波段分光膜的报道或资料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微光、激光透射且中红外光反射膜。本发明的目的还在于提供一种微光、激光透射，且中红外光反射的棱镜。本发明的目的还在于提供一种微光、激光透射，且中红外光反射的棱镜的制备方法。为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是一种微光、激光透射且中红外光反射膜，该膜由23层膜层组成，属部分层优化的周期性对称膜系结构，奇数膜层的膜料均为氟化镁，偶数膜层的膜料均为硫化锌，第1层膜层和第23层膜层的光学厚度是833nm，第 2层膜层和第22层膜层的光学厚度是1196nm，第3层膜层、第5层膜层、第7层膜层、第9 层膜层、第U层膜层、第13层膜层、第15层膜层、第17层膜层、第19层膜层、第21层膜层的光学厚度为1437nm，第4层膜层、第6层膜层、第8层膜层、第10层膜层、第12层膜层、第 14层膜层、第16层膜层、第18层膜层、第20层膜层的光学厚度为1163nm。—种微光、激光透射且中红外光反射的棱镜，包括胶合棱镜基底，在胶合棱镜基底的表面镀制有微光、激光透射且中红外光反射膜，所述微光、激光透射且中红外光反射膜由 23层膜层组成，直接镀制在胶合棱镜基底表面的膜层为第1层膜层，在第1层膜层上依次镀制有第2层膜层 第23层膜层；奇数膜层的膜料均为氟化镁，偶数膜层的膜料均为硫化锌；第1层膜层和第23层膜层的光学厚度是833nm，第2层膜层和第22层膜层的光学厚度是1196nm，第3层膜层、第5层膜层、第7层膜层、第9层膜层、第11层膜层、第13层膜层、 第15层膜层、第17层膜层、第19层膜层、第21层膜层的光学厚度为1437nm，第4层膜层、 第6层膜层、第8层膜层、第10层膜层、第12层膜层、第14层膜层、第16层膜层、第18层膜层、第20层膜层的光学厚度为1163nm。优选的，所述胶合棱镜基底为45°氟化钙材质胶合棱镜基底。一种微光、激光透射且中红外光反射的棱镜的制备方法，包括以下步骤 (1)预处理胶合棱镜基底
使用脱脂棉蘸醇醚混合液对胶合棱镜基底表面进行清洁处理，之后将胶合棱镜基底夹持在夹具上并放入真空室内，抽真空到真空度高于ixio_2i^时，升温加热基底到i4o°c 160°C，升温时间不小于2小时，之后保温1 2小时，然后启动离子源并进行离子轰击，离子轰击时间为5 10分钟，关断离子源；
(2)在预处理过的胶合棱镜基底表面依次镀制第1层膜层 第23层膜层
a.首先镀制第1层膜层膜料采用氟化镁，将氟化镁膜料放到钼舟内，由电阻蒸发源进行蒸镀，蒸镀时真空度为3 X IO-3Pa 1 X 10 ,蒸发速率为0. 6nm/s 0. 7nm/s，膜层厚度由光学膜厚仪控制，第1层膜层的光学厚度为833nm ；
b.镀制第2层膜层膜料采用硫化锌，将硫化锌膜料放到钼舟内，由电阻蒸发源进行蒸镀，蒸镀时真空度为2 X IO-3Pa 1 X 10 ,蒸发速率为0. 7nm/s 0. 8nm/s，光学膜厚仪控制膜层厚度，第2层膜层的光学厚度为1196nm ；
c.镀制第3层膜层膜料采用氟化镁，将氟化镁膜料放到钼舟内，由电阻蒸发源进行蒸镀，蒸镀时真空度为3 X IO-3Pa 1 X 10 ,蒸发速率为0. 6nm/s 0. 7nm/s，膜层厚度由光学膜厚仪控制，第3层膜层的光学厚度为1437nm ；
d.镀制第4层膜层膜料采用硫化锌，将硫化锌膜料放到钼舟内，由电阻蒸发源进行蒸镀，蒸镀时真空度为2 X IO-3Pa 1 X 10 ,蒸发速率为0. 7nm/s 0. 8nm/s，光学膜厚仪控制膜层厚度，第4层膜层的光学厚度为1163nm;
e.依次镀制第5层膜层 第21层膜层重复步骤c，镀制第5层膜层、第7层膜层、第 9层膜层、第11层膜层、第13层膜层、第15层膜层、第17层膜层、第19层膜层和第21层膜层，第5层膜层、第7层膜层、第9层膜层、第11层膜层、第13层膜层、第15层膜层、第17 层膜层、第19层膜层和第21层膜层的光学厚度均为1437nm ；重复步骤d，镀制第6层膜层、 第8层膜层、第10层膜层、第12层膜层、第14层膜层、第16层膜层、第18层膜层、第20层膜层，第6层膜层、第8层膜层、第10层膜层、第12层膜层、第14层膜层、第16层膜层、第 18层膜层、第20层膜层的光学厚度均为1163nm ；
f.镀制第22层膜层重复步骤b，镀制第22层膜层，第22层膜层的光学厚度为 1196nm ；
g.镀制第23层膜层重复步骤a，镀制第23层膜层，第23层膜层的光学厚度为 833nm ；
(3)膜层镀制完毕后再过5 8小时，待真空室内温度低于40°C时放气，取出微光、激光透射且中红外光反射的棱镜。本发明提供的微光、激光透射且中红外光反射的棱镜采用周期性对称膜系结构， 理论光谱特性好，需要的膜层层数与膜料少，造价低；镀制各膜层时膜层受制备过程工艺参数影响小，膜厚控制精度高，工艺容易实现；膜层牢固度好，能经受胶合后进行成型及抛光工序的加工，膜层结合力及环境适应性，满足光学薄膜国家军用标准GJBM85-95规定的要求。本发明提供的微光、激光透射且中红外光反射的棱镜在3. 7 μ m 4. 5 μ m波段反射率R ^ 98%，在1. 064 μ m波段透射率T ^ 92%，在600nm 800nm波段透射率Tmin ^ 88%。 该棱镜可用于激光、微光与红外共光路光学系统仪器，具有将三波段光分开的作用，对提高光学仪器的性能及可靠性、减小仪器的重量及体积具有重要意义。
具体实施例方式实施例1
本实施例是微光、激光透射且中红外光反射膜的具体实施例，该微光、激光透射且中红外光反射膜由23层膜层组成，属部分层优化的周期性对称膜系结构，奇数膜层的膜料均为氟化镁，偶数膜层的膜料均为硫化锌，第1层膜层和第23层膜层的光学厚度是833nm，第2 层膜层和第22层膜层的光学厚度是1196nm，第3层膜层、第5层膜层、第7层膜层、第9层膜层、第U层膜层、第13层膜层、第15层膜层、第17层膜层、第19层膜层、第21层膜层的光学厚度为1437nm，第4层膜层、第6层膜层、第8层膜层、第10层膜层、第12层膜层、第 14层膜层、第16层膜层、第18层膜层、第20层膜层的光学厚度为1163nm。实施例2
本实施例是微光、激光透射且中红外光反射棱镜的具体实施例，该微光、激光透射且中红外光反射棱镜包括45°氟化钙材质胶合棱镜基底，在胶合棱镜基底的表面镀制有微光、 激光透射且中红外光反射膜，微光、激光透射且中红外光反射膜由23层膜层组成，直接镀制在胶合棱镜基底表面的膜层为第1层膜层，在第1层膜层上依次镀制有第2层膜层 第 23层膜层；奇数膜层的膜料均为氟化镁，偶数膜层的膜料均为硫化锌；第1层膜层和第23 层膜层的光学厚度是833nm，第2层膜层和第22层膜层的光学厚度是1196nm，第3层膜层、 第5层膜层、第7层膜层、第9层膜层、第11层膜层、第13层膜层、第15层膜层、第17层膜层、第19层膜层、第21层膜层的光学厚度为1437nm，第4层膜层、第6层膜层、第8层膜层、 第10层膜层、第12层膜层、第14层膜层、第16层膜层、第18层膜层、第20层膜层的光学厚度为1163nm。实施例2微光、激光透射且中红外光反射棱镜的制备方法，在镀膜之前的准备工作清洁真空室、镀膜夹具、蒸发源挡板及离子源；固定蒸发舟，将MgFjnaiS两种膜料分别装填至钼蒸发舟内；更换石英晶体片和光控仪比较片；编制并调试镀膜程序；
准备工作做完后开始镀膜，步骤为
(1)首先预处理45°氟化钙材质胶合棱镜基底用钻石粉抛光液复新45°氟化钙材质胶合棱镜基底表面，再用脱脂棉蘸醇醚混合液对胶合棱镜基底表面进行清洁处理，之后将胶合棱镜基底夹持在夹具上并快速放入真空室内，关闭真空室门，起动抽气系统，抽真空到真空度为1 X 10_如时，开启加热烘烤，缓慢升温加热基底到1501，升温时间2.5小时，之后保温1小时，然后启动离子源并进行离子轰击，离子轰击时间为7分钟，关断离子源；
(2)之后在预处理过的胶合棱镜基底表面依次镀制第1层膜层 第23层膜层
a.首先镀制第1层膜层起动镀膜程序开始镀膜，膜料采用氟化镁，将氟化镁膜料放到钼舟内，由电阻蒸发源进行蒸镀，蒸镀时真空度为1.8X 10_3Pa，蒸发速率为0. 7nm/s，膜层厚度由光学膜厚仪控制，控制波长为1780nm，极值过正法控制，工具因子为1. 15时，极值停蒸点为2. 1，1号控制片，第1层膜层的光学厚度为833nm ；
b.镀制第2层膜层膜料采用硫化锌，将硫化锌膜料放到钼舟内，由电阻蒸发源进行蒸镀，蒸镀时真空度为1. 5 X 10 ,蒸发速率为0. 7nm/s,光学膜厚仪控制膜层厚度，控制波长为1780nm，极值过正法控制，工具因子为1. 1时，极值停蒸点为3. 15，2号控制片，第2 层膜层的光学厚度为1196nm，从第2层膜层起，每两层膜层使用同位置控制片并不断更换；
c.镀制第3层膜层膜料采用氟化镁，将氟化镁膜料放到钼舟内，由电阻蒸发源进行蒸镀，蒸镀时真空度为1. 8 X 10 ,蒸发速率为0. 7nm/s,膜层厚度由光学膜厚仪控制，控制波长为1780nm，极值过正法控制，工具因子为1. 15时，极值停蒸点为3. 66，第3层膜层的光学厚度为1437nm ；
d.镀制第4层膜层膜料采用硫化锌，将硫化锌膜料放到钼舟内，由电阻蒸发源进行蒸镀，蒸镀时真空度为1. 5 X 10 ,蒸发速率为0. 7nm/s,光学膜厚仪控制膜层厚度，控制波长为1780nm，极值过正法控制，工具因子为1. 1时，极值停蒸点为3. 06，第4层膜层的光学厚度为1163nm;
e.依次镀制第5层膜层 第21层膜层重复步骤c，即膜料采用氟化镁，将氟化镁膜料放到钼舟内，由电阻蒸发源进行蒸镀，蒸镀时真空度为1. 8 X IO-3Pa,蒸发速率为0. 7nm/ s，膜层厚度由光学膜厚仪控制，控制波长为1780nm，极值过正法控制，工具因子为1. 15时， 极值停蒸点为3. 66，镀制第5层膜层、第7层膜层、第9层膜层、第11层膜层、第13层膜层、 第15层膜层、第17层膜层、第19层膜层和第21层膜层，第5层膜层、第7层膜层、第9层膜层、第U层膜层、第13层膜层、第15层膜层、第17层膜层、第19层膜层和第21层膜层的光学厚度均为1437nm ；重复步骤d，即膜料采用硫化锌，将硫化锌膜料放到钼舟内，由电阻蒸发源进行蒸镀，蒸镀时真空度为1. 5 X 10_3Pa，蒸发速率为0. 7nm/s，光学膜厚仪控制膜层厚度，控制波长为1780nm，极值过正法控制，工具因子为1. 1时，极值停蒸点为3. 06，镀制第6层膜层、第8层膜层、第10层膜层、第12层膜层、第14层膜层、第16层膜层、第18层膜层、第20层膜层，第6层膜层、第8层膜层、第10层膜层、第12层膜层、第14层膜层、第 16层膜层、第18层膜层、第20层膜层的光学厚度均为1163nm ；
f.镀制第22层膜层重复步骤b，即膜料采用硫化锌，将硫化锌膜料放到钼舟内，由电阻蒸发源进行蒸镀，蒸镀时真空度为1. 5 X 10_3Pa，蒸发速率为0. 7nm/s，光学膜厚仪控制膜层厚度，控制波长为1780nm，极值过正法控制，工具因子为1. 1时，极值停蒸点为3. 15，镀制第22层膜层，第22层膜层的光学厚度为1196nm ；
g.镀制第23层膜层重复步骤a，即膜料采用氟化镁，将氟化镁膜料放到钼舟内，由电阻蒸发源进行蒸镀，蒸镀时真空度为1.8X 10_3Pa，蒸发速率为0. 7nm/s，膜层厚度由光学膜厚仪控制，控制波长为1780nm，极值过正法控制，工具因子为1. 15时，极值停蒸点为2. 1，镀制第23层膜层，第23层膜层的光学厚度为833nm ；
(3)膜层镀制完毕后再过12小时，待真空室内温度为30°C时放气，取出制好的微光、激光透射且中红外光反射的棱镜。 实施例2提供的微光、激光透射且中红外光反射棱镜在3. 7 μ m 4. 5 μ m波段反射率R为98. 5%，在1. 064 μ m波段透射率T为94%，在600nm 800nm波段透射率Tmin为 91%。
权利要求
1.一种微光、激光透射且中红外光反射膜，其特征在于，该膜由23层膜层组成，属部分层优化的周期性对称膜系结构，奇数膜层的膜料均为氟化镁，偶数膜层的膜料均为硫化锌， 第1层膜层和第23层膜层的光学厚度是833·，第2层膜层和第22层膜层的光学厚度是 1196nm，第3层膜层、第5层膜层、第7层膜层、第9层膜层、第11层膜层、第13层膜层、第 15层膜层、第17层膜层、第19层膜层、第21层膜层的光学厚度为1437nm，第4层膜层、第6 层膜层、第8层膜层、第10层膜层、第12层膜层、第14层膜层、第16层膜层、第18层膜层、 第20层膜层的光学厚度为1163nm。
2.一种微光、激光透射且中红外光反射的棱镜，其特征在于，包括胶合棱镜基底，在胶合棱镜基底的表面镀制有微光、激光透射且中红外光反射膜，所述微光、激光透射且中红外光反射膜由23层膜层组成，直接镀制在胶合棱镜基底表面的膜层为第1层膜层，在第1层膜层上依次镀制有第2层膜层 第23层膜层；奇数膜层的膜料均为氟化镁，偶数膜层的膜料均为硫化锌；第1层膜层和第23层膜层的光学厚度是833nm，第2层膜层和第22层膜层的光学厚度是1196·，第3层膜层、第5层膜层、第7层膜层、第9层膜层、第11层膜层、第 13层膜层、第15层膜层、第17层膜层、第19层膜层、第21层膜层的光学厚度为1437nm，第 4层膜层、第6层膜层、第8层膜层、第10层膜层、第12层膜层、第14层膜层、第16层膜层、 第18层膜层、第20层膜层的光学厚度为1163nm。
3.根据权利要求2所述的微光、激光透射且中红外光反射的棱镜，其特征在于，所述胶合棱镜基底为45°氟化钙材质胶合棱镜基底。
4.一种权利要求2或3所述的微光、激光透射且中红外光反射的棱镜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤(1)预处理胶合棱镜基底使用脱脂棉蘸醇醚混合液对胶合棱镜基底表面进行清洁处理，之后将胶合棱镜基底夹持在夹具上并放入真空室内，抽真空到真空度高于1X10_2I^时，升温加热基底到140°C 160°C，升温时间不小于2小时，之后保温1 2小时，然后启动离子源并进行离子轰击，离子轰击时间为5 10分钟，关断离子源；(2)在预处理过的胶合棱镜基底表面依次镀制第1层膜层 第23层膜层a.首先镀制第1层膜层膜料采用氟化镁，将氟化镁膜料放到钼舟内，由电阻蒸发源进行蒸镀，蒸镀时真空度为3 X IO-3Pa 1 X 10 ,蒸发速率为0. 6nm/s 0. 7nm/s，膜层厚度由光学膜厚仪控制，第1层膜层的光学厚度为833nm ；b.镀制第2层膜层膜料采用硫化锌，将硫化锌膜料放到钼舟内，由电阻蒸发源进行蒸镀，蒸镀时真空度为2 X IO-3Pa 1 X 10 ,蒸发速率为0. 7nm/s 0. 8nm/s，光学膜厚仪控制膜层厚度，第2层膜层的光学厚度为1196nm ；c.镀制第3层膜层膜料采用氟化镁，将氟化镁膜料放到钼舟内，由电阻蒸发源进行蒸镀，蒸镀时真空度为3 X IO-3Pa 1 X 10 ,蒸发速率为0. 6nm/s 0. 7nm/s，膜层厚度由光学膜厚仪控制，第3层膜层的光学厚度为1437nm ；d.镀制第4层膜层膜料采用硫化锌，将硫化锌膜料放到钼舟内，由电阻蒸发源进行蒸镀，蒸镀时真空度为2 X IO-3Pa 1 X 10 ,蒸发速率为0. 7nm/s 0. 8nm/s，光学膜厚仪控制膜层厚度，第4层膜层的光学厚度为1163nm;e.依次镀制第5层膜层 第21层膜层重复步骤c，镀制第5层膜层、第7层膜层、第9层膜层、第11层膜层、第13层膜层、第15层膜层、第17层膜层、第19层膜层和第21层膜层，第5层膜层、第7层膜层、第9层膜层、第11层膜层、第13层膜层、第15层膜层、第17 层膜层、第19层膜层和第21层膜层的光学厚度均为1437nm ；重复步骤d，镀制第6层膜层、 第8层膜层、第10层膜层、第12层膜层、第14层膜层、第16层膜层、第18层膜层、第20层膜层，第6层膜层、第8层膜层、第10层膜层、第12层膜层、第14层膜层、第16层膜层、第 18层膜层、第20层膜层的光学厚度均为1163nm ；f.镀制第22层膜层重复步骤b，镀制第22层膜层，第22层膜层的光学厚度为 1196nm ；g.镀制第23层膜层重复步骤a，镀制第23层膜层，第23层膜层的光学厚度为 833nm ；(3)膜层镀制完毕后再过5 8小时，待真空室内温度低于40°C时放气，取出，制得微光、激光透射且中红外光反射的棱镜。
全文摘要
本发明属于光学器件及其制备技术领域，具体公开了一种微光、激光透射且中红外光反射膜，还公开了镀制有该膜的棱镜及其制备方法。该微光、激光透射且中红外光反射膜由23层膜层组成，属部分层优化的周期性对称膜系结构，奇数膜层的膜料均为氟化镁，偶数膜层的膜料均为硫化锌，第1层膜层和第23层膜层的光学厚度是833nm，第2层膜层和第22层膜层的光学厚度是1196nm，其余奇数膜层的光学厚度均为1437nm，偶数膜层的光学厚度均为1163nm。本发明提供的棱镜在3.7μm～4.5μm波段反射率R≥98%，在1.064μm波段透射率T≥92%，在600nm～800nm波段透射率Tmin≥88%。
文档编号G02B5/04GK102368097SQ20111029768
公开日2012年3月7日 申请日期2011年9月29日 优先权日2011年9月29日
发明者刘凤玉 申请人:中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所