【摘 要】
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非制冷型长波红外探测器虽然在灵敏度上略逊于制冷型红外探测器,但因其体积小、质量轻、功耗小、寿命长、成本低、启动快等优势,成为了研究的热点,性能已可满足部分军事装备及绝大多数民用领域的技术需要。为使非制冷型红外探测器在大范围温度下工作,同样能够保证其光学系统的成像质量,红外成像系统需采用无热化设计。硫系玻璃作为优良的消热差光学元件,具有较小的折射率温度系数,可采用精密模压技术制备,提高使用性能的同时
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非制冷型长波红外探测器虽然在灵敏度上略逊于制冷型红外探测器,但因其体积小、质量轻、功耗小、寿命长、成本低、启动快等优势,成为了研究的热点,性能已可满足部分军事装备及绝大多数民用领域的技术需要。为使非制冷型红外探测器在大范围温度下工作,同样能够保证其光学系统的成像质量,红外成像系统需采用无热化设计。硫系玻璃作为优良的消热差光学元件,具有较小的折射率温度系数,可采用精密模压技术制备,提高使用性能的同时降低了制造成本,推动无热化成像系统的大规模市场应用。但硫系玻璃的自身硬度低,需要采用增透保护膜的手段提高耐久度,而硫系玻璃本身质地软,热膨胀系数大,镀制的薄膜容易脱落,在硫系玻璃表面镀制耐环境性能良好的增透保护膜是目前硫系玻璃光学元件的研究热点。本文基于硫系玻璃(As40Se60)基底分别研制了8～12μm增透膜及增透保护膜,通常保护膜暴露在大气中,需要通过耐环境测试。以Ge、Zn S、Yb F3三种材料组合设计并制备了增透膜,Ge、Zn S、DLC三种材料组合设计并制备了增透保护膜。通过对硫系玻璃基底性能分析,对镀膜前表面清洁工艺以及离子源清洗技术进行了研究;通过对增透膜的热应力计算,研究了介质膜的破损机理,优化了介质膜的沉积温度,提高了介质膜的附着力;针对Yb F3膜层易吸潮问题,通过离子源辅助沉积提高Yb F3表面聚集密度,并采用Zn S作为最外层保护层,解决了膜层吸潮问题。针对DLC保护膜,首先研究CH4与Ar充气流量比、射频功率、沉积压强对于DLC薄膜sp2/sp3成键比例、光学常数、表面粗糙度的影响,确定表面粗糙度低、低吸收、高硬度DLC薄膜制备工艺;其次将DLC薄膜拆分成低应力粘结层与高应力耐摩擦层,在提升薄膜耐摩擦性能的同时降低应力,提高了膜层的牢固度,对制备完成的薄膜进行光谱性能测试及耐环境适应性测试,并根据测试结果对薄膜性能进行分析。测试结果表明,所制备的薄膜在8～12μm波段,双面增透膜平均透过率为97.7%,一面增透一面DLC保护膜平均透过率为91.1%,且能够满足高强度与防潮性能,具有良好的耐环境适应性能。
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