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用作红外涂层的四分之一波薄膜比可见光区域的薄膜厚10至20倍。因此,应力和吸收水平虽然在可见光区域可以忽略不计,但成为红外涂层设计的限制因素。大多数氧化物在红外光谱区域表现出过高的吸光度,而MgF2生产具有超强物理压力水平的薄膜。除此之外,红外基板通常具有高折射率。因此,需要高性能成膜材料来生产高效的干涉结构。“可见光”材料不能用作光学红外镀膜形成的主要材料。
IR系列的主要成膜材料是氟化物,硫族化物和半导体。与氧化物和MgF2相比,这些材料的机械和气候稳定性参数往往明显更差,并且离子辅助耐受性差。为了提高涂层的性能,在许多情况下,有必要引入额外的功能层和中间层,并在强度,效率和损伤之间寻求折衷。
1. 简单的红外涂层
2.宽带红外镀膜
3.超宽带红外镀膜
4.红外镜
5.分束器
6.傅里叶分束器涂层
1. 简单的红外涂层
1.1.单层四分之一波AR涂层
四分之一波薄膜的关键优点是,即使在启蒙区域之外,它们也不会降低零件的传输性能。当漂白材料和沉积的薄膜的折射率正确匹配时,可实现最大漂白。经典的氟化镁薄膜,即使可以以IR所需的厚度施加,由于其折射率太低,也无法在IR基板上提供有效的抗反射效果。但是,对于IR范围,可以制作一些单层的类似物。例如,锗上的单层硫化锌膜是一种足够有效的增透膜,劣质仅次于类金刚石涂层。
与裸露表面的反射相比,用ZnS薄膜处理的硅和锗表面的反射。
图 1.1.А.与裸露表面的反射相比,用ZnS薄膜处理的硅和锗表面的反射。
ZnS film on silicon and germanium surfaces. Maximum antireflection efficiency zone.
图 1.1.В.硅和锗表面上的ZnS薄膜。最大增透效率区。
可以看到薄膜的折射率对于锗来说几乎是完美的,但对于硅来说有点太高了。氟化铅在用作硅上的单层增透膜时具有高光谱效率。
Reflection from zinc selenide, silicon and germanium surfaces coated with lead fluoride film.
图 1.1.С.来自硒化锌、硅和锗表面的反射,表面涂有氟化铅膜。
该薄膜对硅具有近乎完美的折射率。最小反射不超过0.5%。该薄膜对硒化锌也具有良好的抗反射性能。它的折射率对于锗来说太低了。
1.2. 盐
上的防水涂层单层红外涂层的变体可以被认为是溴化钾和其他盐晶体(NaCl,KCl等)上的保护涂层。盐的低折射率及其广泛的透明度使得几乎不可能通过薄膜沉积来改善其光学性能。为了保护由盐晶体制成的光学元件,在其表面施加无机膜。该薄膜足够薄,所有干涉效应都保持在短波不起作用区域。
KBr window transmission bare and protected. The transmittance is marginally lower, no “organic” absorption bands are introduced.
图 1.2.KBr车窗传动裸露并受到保护。透射率略低,没有引入“有机”吸收带。
1.3. V型增透膜适用于单
波长与可见光谱范围的对应物一样,V型增透膜基于具有高折射率和低折射率的两种薄膜的设计。对于可见光结构,改变层的厚度和折射率,可以针对给定的基板,波长和光的入射角优化设计。与“可见”情况一样,该结构在狭窄工作范围之外的反射将高于没有覆盖的表面反射。通常,这些结构用于在激光波长或气体分析仪的工作波长下进行澄清。
AR coating on zinc selenide at 10.6 μm (used with CO2 laser).
图 1.3.10.6 μm 的硒化锌上的 AR 涂层(与 CO 一起使用)2激光)。
1.4. Er:YAG @ 2.94 μm
的 AR 涂层 V 型减反射涂层的特殊情况是 2.94 μm 处的 Er:YAG 激光镀膜。该波长与吸水峰相吻合,吸水峰几乎总是存在于氧化物结构的孔隙中。通过使用疏水性IR材料,可以产生比相同波长的V型氧化物涂层具有低吸收率的结构。
AR coating at 2.94 μm on germanium, silicon and calcium fluoride.
图 1.4.2.94 μm 的 AR 涂层涂覆在锗、硅和氟化钙上。
2. 宽带红外镀
膜 2.1.3-5 μm范围的
宽带AR涂层使用最广泛的光谱范围之一是3至5μm之间的所谓“第一大气窗口”。它有时缩小到3.7-4.8μm。许多光学材料,如硅,硒化锌,锗,萤石,蓝宝石和红外石英在这些波长下使用。对于所有这些材料,Tydex提供高性能宽带涂层,该涂层具有足够的抵抗力,可以在非极端条件下在户外工作。使用多层结构,包含不少于三种具有不同折射率的材料。