环境适应性中红外宽带减反射元件的研制

发布时间：2021-03-05 04:33

　　通过微结构结合镀膜的方法成功设计和制备了中红外宽带减反射元件。首先,利用FDTD Solutions软件,模拟了微结构周期、占空比、高度以及膜层厚度对所需波段透射率的影响规律,得到较好增透效果的微结构和膜层结构参数;根据设计参数,采用激光干涉曝光和反应离子束刻蚀技术在蓝宝石表面制备出相应微结构,然后在其表面镀制相应厚度的SiO₂膜。测试结果表明:仅有单面微结构的蓝宝石元件在1.5～4μm波段的平均透射率达到92.3%,具有复合结构的蓝宝石元件在该波段的平均透射率高达98.7%,相对双面抛光蓝宝石样品透射率提升11.0%左右,实现了蓝宝石表面的宽带增透;对具有复合结构的蓝宝石元件进行了湿度验证和高低温循环实验,实验前后透射率曲线无明显变化,且无明显水吸收,说明该元件具有很好的环境适用性。 

【文章来源】：中国激光. 2020,47(03)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

抛物锥体周期微结构示意图

FDTD Solutions模拟示意图

根据光栅方程,当光线从空气正入射到微结构表面时,在透射区域不存在高级次衍射,只存在0级衍射,微结构的周期为T<λ0/ns,其中λ0为入射波长,ns为基底材料的折射率[8]。蓝宝石基底材料在1.5 μm波长处的折射率ns约为1.73,为满足所有透射区域仅存在0级衍射,λ0取最小值1.5 μm,所对应的微结构周期T应小于860 nm。为控制单一变量,取底部占空比d/T=1,高度H为800 nm,模拟周期T分别为500、600、700、800、900、1000 nm时的单面透射率变化曲线,如图3所示。当微结构周期T<860 nm时,随周期值的增加,整个波段范围内的透射率略有提升;当微结构周期达到900 nm和1000 nm时,随周期值的增加,低波段透射率变化明显。这是由于当周期T大于临界值860 nm时,首先会在低波段出现更高的衍射级次,从而导致透射率降低。图4 不同d/T时透射率随波长的变化曲线

【参考文献】：
期刊论文
[1]硒化锌衬底表面仿生宽带增透微结构的设计及制作[J]. 费亮,崔云,万冬云,陈鹏,徐姣.  光学学报. 2018(01)
[2]电视、激光、中波红外多波段增透膜研究[J]. 米高园,张建付,韩俊,刘青龙,王松林,杨崇民.  激光与红外. 2016(05)
[3]抗反射疏水红外窗口的制备研究[J]. 张然,曹小文,徐微微,Haraguchi Masanobu,高炳荣.  物理学报. 2014(05)
[4]采用新型混合材料的多波长激光减反射膜的研制[J]. 杨永亮,付秀华,刘国军,李美萱,杨道奇.  中国激光. 2011(10)
[5]ZnS衬底表面亚波长增透结构的设计及制备[J]. 徐启远,刘正堂,李阳平,武倩,张淼.  物理学报. 2011(01)
[6]锗窗口红外宽光谱增透膜的研制[J]. 于天燕,成效春,秦杨,刘定权,张凤山.  光学学报. 2010(04)



本文编号：3064583