一种红外滤光薄膜的制备方法、红外陷波光学元件与流程

本发明涉及光学薄膜，尤其涉及一种红外滤光薄膜的制备方法、红外陷波光学元件。

背景技术：

1、红外滤光是滤除红外背景噪声，使红外目标成像更加清晰，尤其是需要滤除大气中co2的红外辐射干扰。红外陷波光学元件表面镀覆红外滤光薄膜，用于实现红外滤光。红外滤光薄膜通常为多层结构，由两种不同折射率的材料薄膜交替层叠构成。当红外滤光薄膜各层的理论厚度与实际制备厚度差异较大时，红外滤光薄膜的光谱性能大幅下降。红外滤光薄膜的光谱性能受各层厚度的制备精度影响较大。

2、对于此类制备精度要求较高的红外滤光薄膜，一般单独搭建精度较高的光学监控系统，以实现监控红外滤光薄膜的生长厚度。但是光学监控方式的成本较高。大多数镀膜设备采用石英晶振监控方式，通过晶振监测薄膜厚度。

3、但是在制备多种材料多层结构的红外滤光薄膜时，随着镀膜时长的增加，晶振监测厚度与实际镀膜厚度之间会产生较大误差，造成多层结构的红外滤光薄膜各膜层的厚度产生较大制备误差，进而导致实测光谱曲线与理论光谱曲线之间产生较大的差异。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种红外滤光薄膜的制备方法、红外陷波光学元件，以解决随着镀膜时长的增加，晶振监测误差增大，多层结构的红外滤光薄膜各膜层的厚度产生较大制备误差的问题。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种红外滤光薄膜的制备方法，所述红外滤光薄膜包括多个交替层叠的第一膜层和第二膜层，所述第一膜层的材料为第一材料，所述第二膜层的材料为第二材料，所述方法包括：

3、对于所述第一材料和所述第二材料中的每种材料，制备该材料的标准单层膜层，根据该材料的标准单层膜层的实际厚度和监测厚度的比值，获得该材料的第一厚度因子。

4、根据所述第一材料的第一厚度因子和所述第二材料的第一厚度因子，制备标准膜堆，所述标准膜堆包含包括多个交替层叠的第一膜层和第二膜层。

5、对于每种材料，根据所述标准膜堆中该材料所对应的各个膜层的实际厚度和监测厚度的比值，获得该材料所对应的各个膜层的第二厚度因子。

6、对于每种材料，根据所述标准膜堆中该材料所对应的各个膜层的第二厚度因子与该材料的第一厚度因子的差异，获取该材料对应的厚度因子偏差序列。

7、对于每种材料，根据所述标准膜堆中该材料所对应的各个膜层的实际镀膜时长、所述厚度因子偏差序列，获取该材料的镀膜时长与厚度因子偏差的偏差关系。

8、根据红外滤光薄膜各膜层的目标厚度、各材料对应的所述偏差关系，对监测厚度进行修正，制备红外滤光薄膜。

9、在一种可能的实现方式中，所述根据红外滤光薄膜各膜层的目标厚度、各材料对应的所述偏差关系，对监测厚度进行修正，制备红外滤光薄膜，包括：

10、根据红外滤光薄膜各膜层的目标厚度，确定各第一膜层、各第二膜层的镀膜时长。

11、根据所述镀膜时长、第一材料对应的所述偏差关系，确定各第一膜层的厚度因子偏差。

12、根据所述镀膜时长、第二材料对应的所述偏差关系，确定各第二膜层的厚度因子偏差。

13、根据第一厚度因子，所述各第一膜层的厚度因子偏差、各第二膜层的厚度因子偏差，确定红外滤光薄膜中各膜层的第二厚度因子。

14、基于所述第二厚度因子，对监测厚度进行修正，制备红外滤光薄膜。

15、在一种可能的实现方式中，所述对于每种材料，根据所述标准膜堆中该材料所对应的各个膜层的实际镀膜时长、所述厚度因子偏差序列，获取该材料的镀膜时长与厚度因子偏差的偏差关系包括：

16、根据所述标准膜堆中第一材料所对应的各个膜层的实际镀膜时长、所述厚度因子偏差序列，通过多项式拟合方法，获取第一材料的镀膜时长与厚度因子偏差的偏差关系。

17、根据所述标准膜堆中第二材料所对应的各个膜层的实际镀膜时长、所述厚度因子偏差序列，通过多项式拟合方法，获取第二材料的镀膜时长与厚度因子偏差的偏差关系。

18、在一种可能的实现方式中，在所述对于每种材料，根据所述标准膜堆中该材料所对应的各个膜层的实际厚度和监测厚度的比值，获得该材料所对应的各个膜层的第二厚度因子之前，还包括：

19、基于透射光谱拟合法，获得标准膜堆中各个膜层的实际厚度。

20、在一种可能的实现方式中，第一材料为锗，第二材料为氧化铝。

21、在一种可能的实现方式中，所述标准膜堆包括n个第一膜层、n+1个第二膜层，其中，每个第一膜层设于两个第二膜层之间。

22、第二方面，本发明实施例提供了一种红外陷波光学元件，包括本体。所述本体的正面和背面设有红外滤光薄膜。

23、所述红外滤光薄膜基于如第一方面任一项所述的红外滤光薄膜的制备方法得到。

24、在一种可能的实现方式中，所述红外滤光薄膜的类型包括红外陷波薄膜和红外增透薄膜。

25、在一种可能的实现方式中，所述红外陷波薄膜的中心波长范围为3.1至3.3微米。

26、本发明实施例提供一种红外滤光薄膜的制备方法、红外陷波光学元件。本发明实施例提供的制备方法通过先测定在制备单层薄膜时的第一厚度因子，再测定在制备多层薄膜时的第二厚度因子，计算得到各膜层厚度因子的偏差与镀膜时长的关系。基于红外滤光薄膜各膜层的目标厚度、上述厚度因子偏差关系，制备红外滤光薄膜。本发明基于镀膜时长修正厚度因子，减小了晶振监测误差，进而减小了红外滤光薄膜各膜层厚度的制备误差，减小了红外滤光薄膜的实测光谱曲线与理论光谱曲线之间的差异。

技术特征：

1.一种红外滤光薄膜的制备方法，其特征在于，所述红外滤光薄膜包括多个交替层叠的第一膜层和第二膜层，所述第一膜层的材料为第一材料，所述第二膜层的材料为第二材料，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的红外滤光薄膜的制备方法，其特征在于，所述根据红外滤光薄膜各膜层的目标厚度、各材料对应的所述偏差关系，对监测厚度进行修正，制备红外滤光薄膜，包括：

3.如权利要求1所述的红外滤光薄膜的制备方法，其特征在于，所述对于每种材料，根据所述标准膜堆中该材料所对应的各个膜层的实际镀膜时长、所述厚度因子偏差序列，获取该材料的镀膜时长与厚度因子偏差的偏差关系包括：

4.如权利要求1所述的红外滤光薄膜的制备方法，其特征在于，在所述对于每种材料，根据所述标准膜堆中该材料所对应的各个膜层的实际厚度和监测厚度的比值，获得该材料所对应的各个膜层的第二厚度因子之前，还包括：

5.如权利要求1所述的红外滤光薄膜的制备方法，其特征在于，第一膜层的折射率大于第二膜层的折射率。

6.如权利要求5所述的红外滤光薄膜的制备方法，其特征在于，第一材料为锗，第二材料为氧化铝。

7.如权利要求1所述的红外滤光薄膜的制备方法，其特征在于，所述标准膜堆包括n个第一膜层、n+1个第二膜层，其中，每个第一膜层设于两个第二膜层之间。

8.一种红外陷波光学元件，其特征在于，包括本体；所述本体的正面和背面设有红外滤光薄膜；

9.如权利要求8所述的红外陷波光学元件，其特征在于，所述红外滤光薄膜的类型包括红外陷波薄膜和红外增透薄膜。

10.如权利要求9所述的红外陷波光学元件，其特征在于，所述红外陷波薄膜的中心波长范围为3.1至3.3微米。

技术总结
本发明提供一种红外滤光薄膜的制备方法、红外陷波光学元件。该方法通过先测定在制备单层薄膜时的第一厚度因子，再测定在制备多层薄膜时的第二厚度因子，计算得到各膜层厚度因子的偏差与镀膜时长的关系。基于红外滤光薄膜各膜层的目标厚度、上述厚度因子偏差关系，制备红外滤光薄膜。本发明能够基于镀膜时长修正厚度因子，减小了晶振监测误差，进而减小了红外滤光薄膜各膜层厚度的制备误差，减小了红外滤光薄膜的实测光谱曲线与理论光谱曲线之间的差异。

技术研发人员：尚鹏,马远飞,路淑娟,李欢欢,杨海,曹波,麻皓月,张宏玲
受保护的技术使用者：有研国晶辉新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13