[发明专利]一种红外低折射率光学薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种红外低折射率光学薄膜及其制备方法，属于光学薄膜领域。所述红外低折射率光学薄膜通过有效的制备方法并采用稀土族元素氟化物YF₃制备得到，通过该方法制备得到的红外低折射率光学薄膜具有无定形结构的特征，较之单晶、多晶结构的薄膜具有更低的散射损耗；折射率系数在1.5μm为1.482与现有的中红外激光低折射率光学薄膜的折射率系数相当，具备同等的设计自由度；但是其表面粗糙度为1.477nm和聚集密度0.904都优于现有的中红外光学薄膜的表面粗糙度2nm左右和聚集密度0.8左右，降低了薄膜的损耗，提高了薄膜致密性；其在水吸收附近的2.9μm和6.1μm的透过率为60％和70％相比于常规工艺制备的中红外光学薄膜透过率高20％左右，改善了薄膜的吸潮情况。

技术领域

本发明属于光学薄膜领域，具体涉及一种红外低折射率光学薄膜及其制备方法。

背景技术

减反膜在现代光学薄膜生产中占有十分重要的地位，其中红外减反膜广泛应用于红外光学系统中，以降低表面的光损失。在光学薄膜材料中，可用在长波红外的低折射率材料一般为氟化物，但是氟化锶、氟化钡、氟化钙等镀膜材料致密度差，且易吸潮。氟化钍(ThF₄)在0.35μm～12μm范围内具有良好的光学性能，而且基本上没有吸潮、吸收非常低、激光阈值比较高，适合做中远红外激光薄膜的低折射率材料。但是ThF₄有放射性，没有良好的防护设备，无法使用。因此，寻找可替代ThF₄的低折射率材料，成为材料选择的关键，稀土族元素氟化物YF₃与ThF₄有相近的光学和物理性质，且无毒害作用，可作为ThF₄的替代品。

发明内容

为了克服现有技术中上述光学薄膜存在的缺陷,本发明针对紫外到远红外波段发明了一种的低折射率光学薄膜材料及其制备方法，其具有优良的光学性能，可以很好替代ThF₄低折射率材料。

本发明采用的技术方案如下：

一种红外低折射率光学薄膜，所述光学薄膜包括膜层(1)和基层(2)，所述膜层(1)附着于基层(2)上并形成层叠结构，所述膜层(1)的组成材料为稀土族元素氟化物YF₃，且该薄膜具有无定形结构。

进一步的，所述无定形结构是指非完全晶体无定形区的结构或无定形固体的构成方式。

进一步的，所述基层(2)为Si基板。

另一方面，本发明提供了一种红外低折射率光学薄膜的制备方法，所述红外低折射率光学薄膜为前述任一红外低折射率光学薄膜，该制备方法包括以下步骤：

步骤S1，准备基板和清洗液，对基板进行擦拭，并用清洗液对基板进行清洗；

步骤S2，将基板放置于真空镀膜机中，进行抽真空，并控制基板温度为160度；

步骤S3，将稀土族元素氟化物YF₃材料盛在蒸发舟内，待沉积真空度达到2×10^-3Pa时采用YF₃材料开始蒸发镀膜，镀膜过程中用石英晶振法监控薄膜厚度和沉积速率；

步骤S4，对制备的红外低折射率光学薄膜进行性能测试。

所述步骤S1中采用脱脂棉对基板进行擦拭，且清洗液为酒精和丙酮1:1混合液。

进一步的，所述红外低折射率光学薄膜的制备采用的镀膜机为真空热蒸发镀膜机，基板装夹方式采用行星旋转基板架，极限真空度达2×10^-4Pa。

进一步的，所述蒸发舟材料为钼；所述镀膜过程中用石英晶振法监控的沉积工艺参数为：真空度为2×10^-3Pa，沉积速率为0.4nm/s，基板温度为160度。