传统的光学薄膜制造技术都是采用单一的制造技术完成,国内外生产的光学镀膜设备都是只能提供单项沉积技术的设备,其中主要以热蒸发方式(电子束、热电阻)的设备为主,也有少量的用于单一薄膜制造技术的磁控溅射、离子束溅射、真空阴极电弧和PECVD等技术的镀膜设备。采用单一技术沉积光学薄膜,由于薄膜制备技术条件的限制,不能同时满足低损耗且光谱与机械特性兼容的要求。采用多台装置进行组合沉积则存在设备投入成本高、运行费用高、操作复杂、生产周期长、质量无法保障的问题。
另一方面,从高性能薄膜的制备工艺上来看,由于没有商品化的镀膜设备,使得组合沉积的工艺研究没法深入开展,采用多台镀膜机协同制备薄膜的方法,存在着诸多的问题尚未解决。因此采用多种组合技术,在同一真空室内完成光学薄膜沉积的方法,目前国内还没有,国外也仍处在开发研究阶段。实验室提出了光学薄膜组合沉积技术新概念,并解决了工作真空、沉积速率与均匀性控制等关键技术,研制了组合沉积光学镀膜机,集脉冲真空电弧、磁控溅射、离子束辅助蒸发多功能于一体,将不同能量离子沉积技术应用于同一光学薄膜元件制造过程中,解决了高精密光学系统中高强度、低损耗、特定光谱要求兼容的关键问题。避免了不同真空条件下光学元件在大气中转换的中间环节,减少了质量缺陷,提高了生产效率,降低了生产成本。采用该技术制备的红外多层高效增透保护膜,即达到了良好的增透效果,又以DLC膜作为外层保护膜,达到了较高的机械强度,已经获得了良好的应用效果。
实验室通过深入研究,已经研制出相关制造设备,并获得了类金刚石及复合氧化物的多层低损耗薄膜的等离子体沉积工艺。基于光学薄膜组合沉积技术新概念,完成了核心装置的研制和关键沉积工艺的研究,掌握了可实现靶面均匀溅射的磁控溅射和单一能量离子源装置设计制造新方法、掌握了组合沉积新工艺和低损耗光学薄膜制造新技术。
实验室提出了低损耗光学薄膜组合沉积技术的途径,研制出光学薄膜多功能组合沉积装置,目前正在进行高精度低损耗光学薄膜的镀制工艺研究。