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溶胶-凝胶光学薄膜具有许多其它制备方法无法比拟的优越性,因而在高功率激光装置中具有良好的应用前景,受到各惯性约束核聚变研究所机构的特别关注。MgF2具有较高激光损伤阈值、较低的折射率、稳定性好等优异性能,在紫外、可见和近红外区域均具有较高的透过率,因此被广泛应用于各类光学仪器的增透膜。本论文以溶胶-凝胶法制备MgF2光学薄膜为研究方向,以醋酸镁和氟化氢为原料,以醇为溶剂制备了MgF2光学薄膜,并考察了一系列因素对其制备过程的影响。得出以下结论:
采用溶胶-凝胶法制备了MgF2溶胶,并考察了反应温度、反应时间、陈化时间、浓度和溶剂对溶胶的影响。研究结果发现,以甲醇为溶剂,在适当的反应温度反应24小时后的低浓度MgF2溶胶颗粒尺寸小、分散性较好。制备的溶胶经15-20天的陈化时间,可镀制得到性能优异的光学薄膜。
用制备的MgF2溶胶采用提拉法镀制光学薄膜,考察不同热处理温度对薄膜的影响。所有的薄膜样品均具有比较平整的表面,显示出较小的均方根粗糙度;当热处理温度升高时,所镀制MgF2薄膜的透过率呈下降趋势;MgF2薄膜的损伤阈值呈现起伏的变化趋势,与热处理并无明显的联系。
在溶胶中添加聚合物以考察其对薄膜性能的影响。添加适量的小分子量聚合物PEG可以获得分散性和规整性较好的溶胶簇团结构,改善薄膜质量,提高光学薄膜的透过率。反之,MgF2-PEG薄膜的光学性能没有得到提高,透过率反而下降,同时薄膜的表面粗糙度也有所增大。