[发明专利]具有电磁屏蔽性能的硫系光学元件及其制备方法

说明书

本发明是关于一种具有电磁屏蔽性能的硫系光学元件及其制备方法，该方法包括以下步骤:(1)在硫系光学元件基层表面镀无机膜层；(2)在所述的无机膜层表面喷涂有机涂层；(3)将石墨烯透红外电磁屏蔽膜转移至所述的有机涂层的表面，得到具有电磁屏蔽性能的硫系光学元件。本发明的具有电磁屏蔽性能的硫系光学元件相比于以金属网栅为屏蔽体的光学元件，其可实现性强，且本发明的制作方法简单、制作成本低。本发明具有电磁屏蔽性能的硫系光学元件在1.06‑12μm的工作波段光吸收系数小，透光率高，电磁屏蔽效果强；其方块电阻小于35Ω/□，电磁屏蔽效能大于15dB，红外透过损耗小于3％。

技术领域

本发明涉及一种硫系光学元件，特别是涉及一种具有电磁屏蔽性能的硫系光学元件及其制备方法。

背景技术

硫系玻璃是一类性能优良的红外透过材料，在1.06μm、3-5μm、8-12μm三个主要红外大气窗口均具有较高的透过率和极低的折射率温度热系数。近年来，随着被动无热化设计在红外光学系统中的普及，硫系玻璃窗口及光学元件在各类红外成像、制导、探测系统中显示出较高的应用价值和广阔的应用前景。

在实际应用中，特别是在各类军用武器的红外光学系统中，为避免恶劣电磁环境对仪器设备的干扰，通常需在红外窗口或光学元件表面制备电磁屏蔽膜，使其在保证工作波长红外光波高透过率的前提下，对微波区电磁波具有一定的屏蔽作用。当前，可在红外窗口或光学元件上制备，且在1.06-12μm波段之间均具有实用红外透光率的电磁屏蔽膜仅有刻蚀金属网栅一种，其工作原理是利用具有网格状结构的金属薄膜调和材料“高红外透过”和“高电导率”间的矛盾。金属网栅红外电磁屏蔽膜目前已在ZnS、蓝宝石、AlON及MgF₂等多种红外窗口及光学器件上获得了现实应用，但其本身仍具有制备工艺复杂、过程控制难度大、力学性能差、通光量低及莫尔干涉条纹等缺陷。同时，硫系玻璃本身属于一种软脆材料，其表面硬度低，机械强度相对较弱。因此，金属网栅制作过程中的“高速旋转涂胶”、“激光直写刻蚀掩膜”、“真空镀膜”及“有机溶剂去胶”等步骤极有可能对硫系玻璃的光学表面造成损伤，极大的增加了硫系玻璃窗口和光学元件实现电磁屏蔽功能的技术难度。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种新型具有电磁屏蔽性能的硫系光学元件及其制备方法，所要解决的技术问题是使其1.06-12μm波段具有较高透光率和较强电磁屏蔽效能，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种具有电磁屏蔽性能的硫系光学元件的制备方法，其包括以下步骤:

(1)在硫系光学元件表面镀无机膜层；

(2)在所述的无机膜层表面喷涂有机涂层；

(3)将石墨烯透红外电磁屏蔽膜转移至所述的有机涂层的表面，得到具有电磁屏蔽性能的硫系光学元件。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

优选的，前述的具有电磁屏蔽性能的硫系光学元件的制备方法，其中所述的无机膜层的镀膜方式为电子束蒸发或射频磁控溅射法；所述的无机膜层的镀膜步骤包括：镀膜时本底真空度小于8×10^-4Pa，镀膜前打开烘烤灯将硫系玻璃镀件的表面加热至50-100℃并保温20-30min，打开离子源用Ar⁺离子对硫系光学元件表面清洗，打开电子枪在硫系玻璃镀件的表面对无机膜层的材料进行蒸镀；所述的有机涂层的喷涂步骤包括：将有机涂层的材料与固化剂混合，搅拌，真空排泡，然后喷涂于无机膜层表面上，其中有机涂层的材料与固化剂的质量比为体积25-35：1。

优选的，前述的具有电磁屏蔽性能的硫系光学元件的制备方法，其中步骤(3)中利用湿法刻蚀工艺将石墨烯透红外电磁屏蔽膜转移至所述的有机涂层的表面。