一种266纳米高功率激光增透膜的制作方法

1.本实用新型涉及一种266纳米高功率激光增透膜，属于增透膜技术领域。


背景技术：

2.紫外激光由于波长短，分子能量高衍射作用小等优点，广泛使用于材料加工、光刻、医疗、科研等领域。
3.在光学元件中，由于元件表面的反射作用而使光能损失，为了减少元件表面的反射损失，常在光学元件表面镀层透明介质薄膜，这种薄膜就叫增透膜。
4.目前市场上的紫外激光产品的增透膜，存在透过率低、抗击光损伤阈值低、使用效果不佳、寿命短等问题。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种266纳米高功率激光增透膜，所得增透膜在266nm波段处反射率小于0.05％、透过率可达99.9％以上，提高了抗击光损伤阈值，可达6j/cm2(266nm,7ns)；提高了产品的使用效果及使用寿命；可满足目前近紫外领域的一些高端应用。
6.为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：
7.一种266纳米高功率激光增透膜，膜层结构为：a/cl/bh/al/sub/al/bh/cl/a，其中，sub代表玻璃基底；a代表空气；h代表高折射率膜层；l代表低折射率膜层；a﹑b﹑c分别为各膜层的四分之一参考波长光学厚度的系数理论值，a为1.6
±
0.2，b为0.53
±
0.2，c为1.13
±
0.2。
8.上述参考波长为266nm。
9.上述紫外波段具有高抗激光损伤阈值的激光薄膜的设计与制备方法，该增透膜在266nm波段处透过率可达99.9％以上。抗击光损伤阈值达6j/cm2(266nm,7ns)；可满足目前近紫外领域的一些高端应用。
10.为了进一步降低增透膜的吸收，高折射率膜层所用材料为hfo2或al2o3；低折射率膜层所用材料为sio2或mgf2。
11.基底所用材料优选为熔石英、蓝宝石或氟化钙等。
12.各膜层优选的物理厚度为：al为75.44
±
7.5nm，bh为20
±
2nm，cl为52.36
±
5.2nm。
13.上述266纳米高功率激光增透膜的制备方法，包括如下步骤：
14.(1)超声波清洗：超声清洗去除玻璃基底表面附着的微观颗粒，使膜层附着性更强；
15.(2)薄膜制备:使用电子束或电阻热蒸发方法在玻璃基底上蒸镀，同时在真空室导入高纯氧气，使得沉积材料在高真空状态下能得到充分氧化，其中高纯氧气的纯度≥99.99％，以降低薄膜的吸收，从而提高抗激光损伤阈值；此方法不但保留了热蒸发方法制备激光薄膜独有的有利性能，同时改善了薄膜的本征吸收和缺陷密度，具有针对性强、品质高、简单易行的特点。蒸镀时，玻璃基底镀完一面，然后重复步骤(2)镀另一面，双面镀膜的
工序一致。
16.上述高纯氧气纯度的百分比为体积百分比。
17.膜层制备时条件的控制，也是非常关键的，各膜层的制备条件不仅影响着单膜层的致密性等性能，还影响着与相邻膜层的结合力以及整体膜层的光学性能，优选，步骤(2)中，成膜前，先将基片温度在250
‑
350℃，恒温40min以上，成膜过程中将基片温度维持在250
‑
350℃；镀al2o3时，高纯氧气的充气量为10
‑
180sccm，al2o3的蒸发速率为0.15
‑
0.5nm/s；镀al2o3或hfo2时，高纯氧气的充气量为10
‑
180sccm，al2o3或hfo2的蒸发速率为0.15
‑
0.5nm/s；镀mgf2时，不充高纯氧气，mgf2的蒸发速率为0.3
‑
1.5nm/s；镀sio2时，高纯氧气的充气量为10
‑
150sccm，sio2的蒸发速率为0.5
‑
1.5nm/s。
18.为了提高增透膜的质量，步骤(2)中，蒸镀时，在蒸发源与玻璃基底之间加隔离挡板，隔离挡板位于玻璃基底下方、位于蒸发源上方，阻挡并吸附无效的蒸发材料，减少了玻璃基底附近的污染，降低了薄膜缺陷形成的几率。
19.激光薄膜中引起损伤发生的关键因素为薄膜中的吸收及缺陷，通过上述方法可有效降低薄膜缺陷。
20.本实用新型未提及的技术均参照现有技术。
21.本实用新型266纳米高功率激光增透膜，在紫外波段具有高抗激光损伤阈值，该增透膜在266nm波段处透过率可达99.9％以上，提高了抗击光损伤阈值，可达6j/cm2(266nm,7ns)，既有良好的光谱性能又有较好的机械稳性能和稳定性，提高了产品的使用效果，延长了使用寿命，可满足目前近紫外领域的一些高端应用。
附图说明
22.图1为本实用新型实施例1中266纳米高功率激光增透膜的结构示意图；
23.图2为本实用新型实施例1中266纳米高功率激光增透膜的设计曲线图；
24.图3为本实用新型实施例1中266纳米高功率激光增透膜的检测光谱曲线图，a为单面r％，b为双面t％；
25.图中，1为熔石英基底，2为mgf2膜层，3为al2o3膜层，4为空气。
具体实施方式
26.为了更好地理解本实用新型，下面结合实施例进一步阐明本实用新型的内容，但本实用新型的内容不仅仅局限于下面的实施例。
27.实施例1
28.如图1所示，266纳米高功率激光增透膜，膜层结构为：a/cl/bh/al/sub/al/bh/cl/a，其中，sub代表熔石英基底；a代表空气；h代表al2o3膜层；l代表mgf2膜层；a﹑b﹑c分别为各膜层的四分之一参考波长光学厚度的系数，a为1.6，b为0.53，c为1.13，各膜层的物理厚度依次为a/52.36nm/20nm/75.44nm/sub/75.44nm/20nm/52.36nm/a。
29.上述266纳米高功率激光增透膜的制备，包括如下步骤：
30.(1)蒸发环境保持：在蒸发源与玻璃基底之间加隔离挡板，阻挡并吸附无效的蒸发材料，减少了玻璃基底附近的污染，降低了薄膜缺陷形成的几率；
31.(2)超声波清洗：去除玻璃基底表面附着的微观颗粒，使膜层附着性更强；
32.(3)薄膜制备:步骤(2)中，成膜前，先将基片温度在260
‑
270℃，恒温40min以上，成膜过程中将基片温度维持在260
‑
270℃，使用电子束(或电阻)热蒸发方法在玻璃基底上蒸镀，镀mgf2时，不导入高纯氧气(≥99.99％),mgf2的蒸发速率为0.6nm/s；镀al2o3时，高纯氧气的充气量为100sccm，al2o3的蒸发速率为0.2nm/s。
33.光学性能测试：采用白俄罗斯的photo rt分光光度计对薄膜的单面反射率和双面透过率进行了测试，如图2
‑
3所示，得到的光谱曲线达到设计要求，抗击光损伤阈值达6j/cm2(266nm,7ns)。重复上述步骤3次，产品性能无波动。
34.膜层环境性能测试：
35.为了保证光学元件的可靠性，按照gjb2485
‑
95光学膜层通用规范的要求，对该宽带增透膜样品进行了的如下环境试验：
36.a.耐磨强度实验：在橡皮摩擦头外裹2层干燥脱脂纱布，保持4.9n压力下顺着同一轨迹对膜层进行摩擦，往返25次，膜层无擦痕等损伤。
37.b.附着力实验：用宽为2cm，剥离强度i>2.94n/cm的胶带纸粘牢在膜层表面，将胶带纸从零件的边缘朝表面的垂直方向迅速拉起后，反复拉扯25次，膜层无脱落、无损伤。
38.c.浸泡试验：将样品完全浸入蒸馏水或去离子水中，96小时后膜层不出现新的起皮、剥离、裂纹、起泡等缺陷。