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本文从理论和实验两个方面讨论了紫外滤光片的设计以及其在真空环境中的制备。从Maxwell方程组入手,推导了薄膜的特征矩阵,建立了计算膜系内外表面电场强度和磁场强度的导纳矩阵,分别对单层及多层薄膜的反射率变化建立了理论模型。对经典的规整膜系进行优化计算后,设计出截止滤光膜膜系。理论分析与计算结果表明,44层Ta205/Si02膜系是最优化的设计结果,在工作区间内能够达到理想的滤光效果。对薄膜材料的选择和膜料光学参数的提取等问题进行了详细的探讨,利用膜料本身的吸收去除了短波方向的杂散光的同时实现了330nm-380nm间的透射。
本文通过对真空系统、蒸发系统、膜层厚度监控系统的工作原理的详述,分析了各种工艺条件对薄膜的光谱性能及物理性能的可能产生的影响。根据膜层的微观结构分析结果,膜层的致密程度是滤光膜的光谱曲线漂移的主要影响因素,据此提出了离子源辅助热蒸发镀膜的整体解决方案,文中对目前真空镀膜工艺中常见到的几种离子源的工作原理进行了简要的介绍,在实际操作中采用离子源充入纯氧气的方法,有效的降低了紫外波段的膜料吸收。
我们进行了多次薄膜样品的生产实验,并对镀膜产品进行了一系列性能测试。结果表明,与传统的热蒸发镀膜工艺相比,在真空沉积过程中采用离子束辅助沉积技术,可以大大提高膜层的光学特性及膜层品质。研究表明,以膜系设计的结果为参照,实际所镀膜层性能优异,在激光领域具有广阔的应用前景。
最后,本文对整个课题的工作进行了总结,并且提出了今后改进的思路和发展的方向。