[发明专利]一种基于多粒子沉积的低缺陷多腔体镀膜装置

说明书

本发明公开了一种基于多粒子沉积的低缺陷多腔体镀膜装置。包括依次排列的4个真空腔室：第一真空腔室、第二真空腔室、第三真空腔室和第四真空腔室，第一真空腔室用于元件热平衡；第二真空腔室采用离子束溅射镀膜方式对镀膜元件表面镀制第一膜层，第三真空腔室采用离子束辅助电子束蒸发镀膜方式对镀膜元件表面蒸镀第二膜层，第四真空腔室用于对镀膜元件膜层缺陷检测与平坦化处理；四个真空腔室间依次通过三真空管道连通；各真空管道中的元件抓取转移机械手工作以将镀膜元件在相邻两真空腔室间进行传递。本装置可制备出超低缺陷、高抗激光损伤阈值、应力低、附着力强、光学均匀性好的光学薄膜，可应用于超高功率和超高能量激光薄膜制备领域。

技术领域

本发明涉及超高功率和超高能量激光薄膜制备领域，尤其是一种基于多粒子沉积的低缺陷多腔体镀膜装置。

背景技术

强激光系统中对激光薄膜元件激光损伤阈值要求越来越高，薄膜的激光损伤问题已经成为限制激光系统向超高功率和超高能量方向发展的主要瓶颈之一。目前，强激光领域常用的激光薄膜制备方案包括电子束蒸发镀膜装置及离子束溅射镀膜装置电子束蒸发镀膜装置制备的薄膜主要优点：应力低，激光损伤阈值高，光学均匀性好易制备大口径等；但其主要问题在于附着力较差，薄膜生长结构为柱状结构，该结构使薄膜界面与表面粗糙，增加了的散射损耗, 降低了环境耐久性和光学稳定性，在镀膜过程中容易形成微米级典型缺陷（如节瘤缺陷等），降低薄膜的抗激光损伤性能等。离子束溅射镀膜装置制备的薄膜主要优点：附着力好，激光损伤阈值高，光学损耗小，缺陷密度低不易形成微米级缺陷，膜层致密性好提高了环境耐久性和光学稳定性等；但其主要问题在于薄膜应力高，光学均匀性较差不易制备大口径薄膜等。针对两种镀膜技术的局限性，本申请提出了一种基于多粒子沉积的低缺陷多腔体镀膜装置。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的全部或部分问题，提供一种基于多粒子沉积的低缺陷多腔体镀膜装置。以通过改动，制备出超低缺陷、高抗激光损伤阈值、应力低、附着力强、光学均匀性好的光学薄膜。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于多粒子沉积的低缺陷多腔体镀膜装置，其包括依次排列的4个真空腔室：第一真空腔室、第二真空腔室、第三真空腔室和第四真空腔室，第一真空腔室用于将镀膜元件加热到镀膜温度，并进行热平衡或将镀膜元件从镀膜温度降温到室温；第二真空腔室采用离子束溅射镀膜方式对镀膜元件表面镀制第一膜层，第三真空腔室采用电子束蒸镀方式对镀膜元件表面镀制第二膜层，第四真空腔室用于对镀膜元件表面进行缺陷检测与平坦化处理；4个真空腔室间，依次通过第一真空管道、第二真空管道和第三真空管道连通，各真空管道用于将相邻两真空腔室进行隔离；各真空管道中分别设置有元件抓取转移机械手，各元件抓取转移机械手工作以将镀膜元件在相邻两真空腔室间进行传递。

通过将离子束溅射镀膜方式和电子束蒸镀方式相结合，以分别对同一元件表面镀制薄膜，相对于原来两者单一镀制的方案，可以提高膜层的附着力，减少膜层应力。增加第四真空腔室对膜层表面进行缺陷检测和平坦化处理，可以降低每一膜层的缺陷密度。同时，通过均匀性修正可以得到光学均匀性很好的镀膜元件。上述第二真空腔室和第三真空腔室在镀膜后，均可以在第四真空腔室内先进行平坦化处理后，再转移入下一镀膜腔室内镀膜。

进一步的，上述第三真空腔室采用离子束辅助电子束蒸镀方式对镀膜元件表面镀制第二膜层。离子束辅助电子束方式，可以通过离子束的动量转移，使沉积粒子获得较大的动能，改善薄膜性能。

进一步的，上述第一膜层所用材料为低折射率材料，所述第二膜层所用材料为高折射率材料。