耐高温窗口增透技术研究

发布时间：2017-12-05 05:23

  本文关键词：耐高温窗口增透技术研究

  更多相关文章： 减反射薄膜 耐高温 亚波长减反射结构 离子束溅射 光谱特性

【摘要】：熔石英是目前光学窗口领域常用的材料之一,其在显示窗口、太阳能、照相镜头以及光电探测器等诸多方面有着广泛的应用。考虑到由于空气-基底材料间存在折射率不匹配问题,造成了窗口表面具有较大的剩余反射,传统方法是在器件表面制备单层及多层光学薄膜以降低表面剩余反射。然而,这种方法存在膜层材料选择有限、匹配性差等问题;而且,随着光学薄膜使用环境越加恶劣、复杂,窗口表面光学系统在不同热载荷下的稳定性也已成为一个极需解决的问题。亚波长结构最早起源于生物界的“蛾眼”微透镜结构,随着相关理论及微纳加工技术的发展,周期性或非周期性微结构作为传统减反射薄膜的一种替代越来越引起了人们的关注。目前人们构筑亚波长减反射结构的常用方法有多种,但这些方法普遍存在仪器价格昂贵、效率低、难以实现大面积制备等缺点。考虑到实际结构是否有序对表面减反射性能影响不大,因此若用无序的掩模结构代替有序的掩模结构,在有效简化相关工艺操作流程的同时,可以有效降低合成掩模的成本和时间。随之,一种通过自组装无序金属纳米掩模结构,结合使用相关刻蚀技术的加工方法则应用而生。论文主要内容分为两部分。一方面,首先通过离子溅射方式制备了Ti O2、Ta2O5、Al203、Si O2四种高、低折射率材料;并系统研究分析了单层及多层光学薄膜系统的耐高温性能、膜层微结构、膜层应力、光学性能等特性的演化。研究表明,高温处理后,Ta2O5、Si O2薄膜结构相对较为稳定,没有出现明显的表面损伤形貌;实验获得了耐600℃高温氧化物增透实验效果。影响Ti O2薄膜结构稳定性的因素较为复杂,与膜层基底匹配性,膜层材料相变结晶、膜层微观应力、结构缺陷等密切相关;对于多层非规整性Ta2O5/Si O2薄膜,当温度超过800℃时,由于材料结构相变、结晶的影响,膜层光学性能将发生较为严重的退化。另一方面,论文从理论上研究分析了微结构基本参数及随机分布状态对零级衍射效率的影响;从实验上通过自组装纳米金属掩模结构的形式,优化设计了Au、Ag掩模结构,结合使用反应离子束刻蚀技术在熔石英窗口表面获得了柱状和MOEYE状两种形式的增透随机微结构形貌,并进一步测试分析了该结构的耐高温性能,取得了熔石英窗口耐1000℃高温亚波长可见增透实验效果。相关研究成果可为亚波长减反射结构的设计、加工、性能研究提供较好的借鉴。
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（光电技术研究所）
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O484

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 黄占杰;中红外导流罩及窗口材料的发展趋势[J];材料导报;1998年03期

2 冯丽萍,徐新;白宝石上生长SiO_2薄膜的工艺[J];材料开发与应用;2005年03期

3 闫肃,王明海,刘新学;巡航导弹制导方式分析[J];飞航导弹;2000年07期

4 申海华;刘峰;冯忠国;;巡航导弹制导技术现状及其对抗措施[J];飞航导弹;2007年03期

5 熊胜明,张云洞,唐晋发;电子束反应蒸发氧化物薄膜的应力特性[J];光电工程;2001年01期

6 李洪生,李尔龙;整流罩用红外材料研究进展[J];国外建材科技;2002年03期

7 陈思乡,易新建,李毅;亚波长结构对10.6μm的抗反射表面的研制[J];光学学报;2001年08期

8 赵丽娟;吉书鹏;;机载光电设备红外8～12μm光学窗口技术研究[J];光子学报;2007年S1期

9 王建国,邵建达,王素梅,贺洪波,范正修;Antireflective characteristics of triangular shaped gratings[J];Chinese Optics Letters;2005年09期

10 尚鹏;熊胜明;李凌辉;田东;;光谱法确定离子束溅射Ta_2O_5/SiO_2薄膜的光学常数及其性能[J];光学学报;2014年05期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 葛良进;基于柔性衬底的微纳结构图形复制技术及其应用[D];中国科学技术大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 赵凤梅;全息亚波长抗反射光栅的制作与特性分析[D];厦门大学;2009年

，

本文编号：1253725