一种激光与红外波段分色膜的制作方法

本技术涉及一种激光与红外波段分色膜，属于分色膜。

背景技术：

1、大量气体分子的强吸收处于6到9μm波段且谱线密集，利用中红外光源与气体分子之间的相互作用规律，能够实现气体种类、浓度等信息的高灵敏度检测与分析。产生宽带、可调节的中红外光主要有光参量振荡器，而在光参量振荡器中需要利用分色镜来改变光路。

2、以硒化锌为基底制备分色镜，为保证分色镜在工作和加工条件下的结构稳定性，对膜层材料提出以下要求：基底和膜层之间的粘接层需要考虑低应力，膜层高低折射率应力匹配，在工作波段膜层吸收较低、热效应较低。

3、以硒化锌为基底，用全介质膜做红外波段7-9μm的高反膜以及激光波段2.1μm的高透膜，入射角为32.8°，这对膜层的要求很高。本技术提出一种激光与红外波段分色膜，在硒化锌基底消除膜层应力的前提下，达到7-9μm处99.5％反射率、2.1μm处95％以上的透过率。

技术实现思路

1、为提高硒化锌基底7-9μm的反射率以及2.1μm段的透过率和膜层牢固度，以较低的应力得到性能稳定的分色膜，本实用新型提供一种激光与红外波段分色膜。

2、为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

3、一种激光与红外波段分色膜，其膜系结构为：sub/al1/(b1l2/c1h1/b2l2/c2h1/b3l2/c3h1……/bnl2/cnh1)/air；其中，sub代表硒化锌基底层；a、b1～bn和c1～cn分别代表各膜层的光学厚度系数；l1代表氟化钇层，l2代表氟化钇钙层，h1代表znse层，n的取值为9～13。

4、本技术air为空气，也即与空气接触，上边没有其它膜层了。膜系结构也即激光与红外波段分色膜的结构。

5、上述省略号省去了氟化钇钙层和znse层交替蒸镀的类似表达，如，b3l2/c3h1后边依次是b4l2/c4h1/b5l2/c5h1等，一直到bnl2/cnh1。

6、本技术通过膜层材料的选材和应力匹配等方面对膜系结构进行了优化，在基片与反射膜之间加入低应力膜层，得到了光学性能好﹑附着性能优良﹑基于硒化锌基底的分色膜。该膜系具有在红外7-9um波段的反射达到99.5％和激光2.1um波段的透过率达到95％以上，有效扩宽了镜片元件应用的场景。

7、本技术分色膜采用离子辅助沉积的电子束蒸发方法制备。

8、对于红外波段7-9μm和激光波段2.1μm波段的分色膜，设备无油无水是最佳选择，所以选择冷凝泵设备进行制备。

9、本技术红外波段7-9μm和激光波段2.1μm波段的分色膜，选择的膜料：氟化钇，氟化钇钙，硒化锌?？悸堑椒聘朴胛炕椎慕岷仙嫌α洗?，选取氟化钇膜料作为粘接层，再进行下面的介质膜的制备。

10、需要说明的是：本技术所用材料均为现有材料，氟化钇层所用膜料为氟化钇，为现有材料；氟化钇钙层所用膜料为氟化钇钙，氟化钇钙由氟化钇掺杂4wt％的钙形成，氟化钇和钙，均为现有材料，氟化钇钙可配制、可定制、可购买；znse层所用膜料为硒化锌，为现有材料。本技术对所采用的各材料，并无特别改进，因此不再赘述。

11、光学厚度系数也即常规概念中的四分之一参考波长光学厚度的系数。参考波长为8000nm。

12、为了进一步确保分色膜的物理性能，上述a的取值范围为0.020～0.034；b1～bn的取值范围为0.900～1.070；c1～cn的取值范围为0.950～1.130。

13、为了进一步确保使用性能，激光与红外波段分色膜的膜系结构为：air/(cnh1/bnl2……/c3h1/b3l2/c2h1/b2l2/c1h1/b1l2)/al1/sub/al1/(b1l2/c1h1/b2l2/c2h1/b3l2/c3h1……/bnl2/cnh1)/air；其中，sub代表硒化锌基底层；a、b1～bn和c1～cn分别代表各膜层的光学厚度系数；l1代表氟化钇层，l2代表氟化钇钙层，h1代表znse层，n的取值为9～13。也即膜层双面镀制在硒化锌基底层上。

14、为了提高膜层之间的结合力，硒化锌基底层的物理厚度为3±0.1mm；氟化钇层的物理厚度为38～42nm，氟化钇钙层的物理厚度为1255～1495nm；znse层的物理厚度为790～940nm。

15、为了兼顾光学性能和物理性能，激光与红外波段分色膜的膜系结构：sub/al1/b1l2/c1h1/b2l2/c2h1/b3l2/c3h1/b4l2/c4h1/b5l2/c5h1/b6l2/c6h1/b7l2/c7h1/b8l2/c8h1/b9l2/c9h1/b10l2/c10h1/b11l2/c11h1/air。

16、上述a的取值为0.025～0.029，b1的取值为0.978～0.982，c1的取值为0.964～0.968，b2的取值为1.071～1.075，c2的取值为1.042～1.046，b3的取值为0.998～1.002，c3的取值为1.052～1.056，b4的取值为1.015～1.019，c4的取值为1.019～1.023，b5的取值为1.043～1.047，c5的取值为1.020～1.024，b6的取值为1.025～1.029，c6的取值为1.047～1.051，b7的取值为1.003～1.007，c7的取值为1.049～1.053，b8的取值为1.017～1.021，c8的取值为1.010～1.014，b9的取值为1.056～1.060，c9的取值为1.019～1.023，b10的取值为1.003～1.007，c10的取值为1.123～1.127，b11的取值为0.907～0.911，c11的取值为1.025～1.029。

17、作为其中一种具体的优选实现方案，激光与红外波段分色膜的膜系结构为：sub/0.027l1/0.98l2/0.966h1/1.073l2/1.044h1/1l2/1.054h1/1.017l2/1.021h1/1.045l2/1.022h1/1.027l2/1.049h1/1.005l2/1.051h1/1.019l2/1.012h1/1.058l2/1.021h1/1.005l2/1.125h1/0.909l2/1.027h1/air。

18、作为其中一种具体的最优选实现方案，激光与红外波段分色膜的膜系结构：air/1.027h1/0.909l2/1.125h1/1.005l2/1.021h1/1.058l2/1.012h1/1.019l2/1.051h1/1.005l2/1.049h1/1.027l2/1.022h1/1.045l2/1.021h1/1.017l2/1.054h1/1l2/1.044h1/1.073l2/0.966h1/0.98l2/0.027l1/sub/0.027l1/0.98l2/0.966h1/1.073l2/1.044h1/1l2/1.054h1/1.017l2/1.021h1/1.045l2/1.022h1/1.027l2/1.049h1/1.005l2/1.051h1/1.019l2/1.012h1/1.058l2/1.021h1/1.005l2/1.125h1/0.909l2/1.027h1/air。

19、上述膜系结构，在使用氟化钇做粘接层后，下面是氟化钇(掺钙4wt％)和硒化锌的介质膜交错11对。wt％为质量百分含量。

20、上述通过加入底层的氟化钇粘接层消除了硒化锌基底和氟化钇钙膜料因为应力方向造成附着力不良现象，进而改善了牢固度；通过膜层结构等设计和调整，解决了膜层之间的应力问题，提高了薄膜的使用性能，从而提高了znse基底的红外波段7-9μm和激光波段2.1μm波段分色镜性能，使其得到进一步的应用。

21、本实用新型未提及的技术均参照现有技术。

22、本实用新型激光与红外波段分色膜，通过膜层结构的设计，解决了因膜层与基底层及膜层与膜层之间的应力而导致的不稳定的技术问题，进而改善了分色膜的牢固度，使得膜层与基底层之间及膜层与膜层之间均形成紧密结合，提高了薄膜的使用性能，且达到7-9μm处99.5％反射率、2.1μm处95％以上的透过率。