传统意义上的光学薄膜是由均匀折射率分布介质构成的单层或多层光学薄膜,为了获得特定的光谱特性,薄膜材料折射率及其变化规律是关键。而梯度(渐变)折射率光学薄膜是指光学薄膜内部介质折射率沿膜层表面法线方向变化呈梯度(连续)变化的薄膜。渐变折射率光学薄膜具有一系列重要的特点与应用:1)可以有效抑制通带次波,展宽通带宽度。有助于拓宽入射光束波谱范围、提高通带内平均透过率,可以有效增强光电产品的信噪比,有利于提高探测距离和远程精确打击。2)减少了入射光束在层界面上的吸收和损耗,对于提高抗激光损伤阈值有重要意义,满足激光系统需求。3)增强了薄膜光谱特性获取的灵活性,带宽明显增加,有利于多光谱、宽光谱共口径光学系统大幅度降低重量,提高了光电产品的机动性。
实验室采用PECVD技术制备的渐变折射率薄膜,可以大幅度增加薄膜光谱特性的可控性,获得了性能良好的光学薄膜。
表1 PECVD与PVD技术沉积光学薄膜特点对比
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PECVD |
PVD |
薄膜材料 |
气体 |
化合物或单质固体膜料 |
沉积方式 |
化学反应生成物 |
蒸发或升华或溅射 |
折射率 |
随气体比例变化 |
与膜料一致,固定值 |
膜厚控制 |
化学反应时间+沉积速率 |
薄膜厚度在线监控+沉积速率 |
界面状态 |
不清晰,良好的覆形 |
清晰 |
内应力 |
极低 |
随膜厚增加而增加 |