近期，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所薄膜光學(xué)實(shí)驗(yàn)室采用傾斜沉積和襯底非連續(xù)梯度旋轉(zhuǎn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)SiO2膜層的梯度折射率的精確控制，制備了一種超寬帶、高損傷閾值、厚度均勻的高性能SiO2梯度折射率寬帶減反射膜。相關(guān)成果以“High performance of broadband anti-reflection film by glancing angle deposition”為題發(fā)表在Optical Materials Express。
在各種光學(xué)系統(tǒng)中，任何來(lái)自激光窗口或系統(tǒng)透鏡、光柵和碎片屏蔽的外部反射或散射光都會(huì)給光束增加空間噪聲，限制系統(tǒng)集中足夠功率的能力。在這些光學(xué)系統(tǒng)中，需要高性能AR膜來(lái)減少傳感器系統(tǒng)中探測(cè)器和光學(xué)元件的反射。
傳統(tǒng)的寬帶減反射膜是使用高低折射率材料交替疊加制備，其能實(shí)現(xiàn)的減反射帶寬受限于材料折射率和膜系，很難實(shí)現(xiàn)超寬帶范圍內(nèi)減反射效果。在膜層傾斜沉積的情況下，通過(guò)精確調(diào)控孔隙率，可以實(shí)現(xiàn)空氣和近材料本征折射率范圍內(nèi)的任意折射率，為超寬帶減反射薄膜的研制提供很大的靈活性。然而，由于在傾斜沉積過(guò)程中存在明顯的膜厚的不均勻性，極大降低了傾斜沉積制備的薄膜的實(shí)用性。
針對(duì)這一難題，課題組設(shè)計(jì)了基于SiO2膜折射率調(diào)控范圍的非連續(xù)梯度旋轉(zhuǎn)方案，結(jié)合電子束傾斜沉積技術(shù)，成功研制了一種超寬帶、高損傷閾值且厚度均勻的高性能SiO2梯度折射率寬帶減反射膜。分析了該膜層的剩余反射率、厚度均勻性和激光損傷閾值等性能，并與無(wú)轉(zhuǎn)速的變折射率減反射膜和傳統(tǒng)減反射膜進(jìn)行了比較。研制的高性能超寬帶減反射膜的平均剩余反射率在400nm-1800 nm光譜范圍內(nèi)可以達(dá)到0.59%，具有襯底速度的寬帶減反射膜與沒(méi)有襯底速度的寬帶減反射膜相比具有更高的穩(wěn)定性，并且比傳統(tǒng)的減反射膜具有更高的損傷閾值。該研究成果可促進(jìn)傾斜沉積超寬帶減反射膜在高功率激光系統(tǒng)中的應(yīng)用。
該項(xiàng)研究獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金的支持。
圖1 三種條件下寬帶減反射膜的實(shí)測(cè)剩余反射率曲線
圖2 三種類型的減反射膜的LIDT
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