[发明专利]一种超宽角度激光、长波红外双波段高强减反射膜的膜系结构

说明书

本发明提出一种超宽角度激光、长波红外双波段高强减反射膜的膜系结构，由硫化锌基片和减反射膜膜系组成；所述减反射膜膜系由四种薄膜材料制备的膜层叠加构成；膜层层数共计19层，从硫化锌基片开始，由内向外第1层为氧化铪，第2层到第18层中的奇数层为氟化镱膜层、偶数层为硫化锌膜层，第19层为氮化硅膜层；本发明可实现1.064μm激光和7.5μm～10.0μm长波红外在0°～76°超宽角度范围内的高透过，膜层牢固，同时具备高强度，能够通过国军标GJB 150—2009中的风洞、砂尘、淋雨、盐雾、湿热、温度冲击等严酷的环境试验，能够满足雷达隐身高速武器平台的多光谱硫化锌光学窗口的应用需求，能够应用于隐身机载、隐身舰载等高速武器平台多波段共光路光学系统的隐身光学窗口。

技术领域

本发明属于光学薄膜技术领域，具体为一种超宽角度激光、长波红外双波段高强减反射膜的膜系结构。

背景技术

随着现代先进军用光学系统的飞速发展，其作用距离越来越远，作用精度也越来越高，同时，为了保证武器系统在恶劣环境下的作战能力，其光学窗口对环境适应性要求也越来越苛刻。特别是机载光电系统的光学窗口，飞机在高速飞行时，窗口会遭受雨滴、沙尘、飞虫甚至冰雹等高速冲击。如果光学窗口表面受到损伤或损坏，则会影响整个光电系统的作用距离和作用精度，甚至出现整个光电系统完全瘫痪。具有红外搜索跟踪、激光测距等功能的雷达隐身高速武器平台的多光谱硫化锌光学窗口，对激光和长波红外在超宽角度范围内都要具有高的透过率，同时还要面对雨滴、沙尘等高速冲击，工作环境极其恶劣。硫化锌虽然具有优良的光谱性能，但属于脆性材料，不能满足承受恶劣环境侵蚀要求，所以窗口表面的减反射膜不但要具有工作波段的高透过率，还要具有足够高的强度以保护硫化锌窗口免遭环境破坏。

当光线以大角度入射窗口的时候，又会产生严重的偏振效应，使窗口的透过率大幅度下降。由于工作波长跨度非常大，导致可选的薄膜材料非常有限，给膜系设计带来很大困难，同时，因该类膜系结构复杂，层数多，总厚度较大，应力累积会给膜层和基底的结合力带来负面影响。

对于ZnS基底在0°～76°超宽角度范围内1.064μm激光和7.5～10.0μm长波红外高强度双波段减反射膜的膜系结构，目前没有查到相关文献报道。据查新，相近的文献有套格套等在2011年申报的发明专利“一种ZnS基底1064nm、8μm～10μm光波段大入射角增透膜及ZnS光窗”。该专利中作者利用ZnS和YbF3两种材料构成的6层膜，在30°到70°入射角度范围内，实现1.064μm激光透过率为78％～97％，在8μm～10μm长波红外波段透过率为74.5％～97％，在大入射角时，1.064μm激光透过率和长波红外波段透过率均较低。ZnS和YbF3属于红外薄膜材料中常用的材料，在工作波段吸收低，但两种材料都属于“软料”，根本无法承受国军标GJB 150—2009中的砂尘、盐雾、湿热、温度冲击等环境试验；专利中的入射角度范围要小很多，指标要求相对较低。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明基于多光谱硫化锌基底，提出一种超宽角度激光、长波红外双波段高强减反射膜的膜系结构，可实现1.064μm激光和7.5μm～10.0μm长波红外在0°～76°超宽角度范围内的高透过，膜层牢固，同时具备高强度，能够通过国军标GJB 150—2009中的风洞、砂尘、淋雨、盐雾、湿热、温度冲击等严酷的环境试验，能够满足雷达隐身高速武器平台的多光谱硫化锌光学窗口的应用需求，能够应用于隐身机载、隐身舰载等高速武器平台多波段共光路光学系统的隐身光学窗口。

本发明的技术方案为：

所述一种超宽角度激光、长波红外双波段高强减反射膜的膜系结构，其特征在于：由硫化锌基片和减反射膜膜系组成；所述减反射膜膜系由四种薄膜材料制备的膜层叠加构成；膜层层数共计19层，从硫化锌基片开始，由内向外第1层为氧化铪，第2层到第18层中的奇数层为氟化镱膜层、偶数层为硫化锌膜层，第19层为氮化硅膜层；各膜层厚度为：