一种多元素多层中红外高反膜及其制备方法

技术领域

本申请涉及光学镀膜制造技术领域，具体涉及一种多元素多层中红外高反膜及其制备方法。

背景技术

Er:YAG晶体为一种激光波长为2940nm的激光晶体。2940nm波长是所有现有波长中最容易被水和羟基磷灰石吸收的波长，同时被认为是一种高表面切割激光。掺杂浓度为50％的Er:YAG的发射波长为2940nm，位于吸水峰的位置，可以被水分子强烈吸收。因此，被广泛应用于整形外科和牙科领域。Er:YAG激光波长是改善多种皮肤状况和衰老的绝佳选择，包括色素沉着不良，光化性光损伤，日光弹性变性，痤疮和创伤性瘢痕形成，细纹和轻度至中度的皱纹病，粗糙的皮肤质地和皮肤松弛。

中红外激光通常指波长为2.8μm~5μm的激光。此波段处于水吸收峰，由于人体组织含70%以上水分，所以这种激光在医疗美容领域有广泛用途。而为产生激光的物质（如晶体中的Er:YAG晶体）镀高反膜是产生激光的必要条件。但是，一直以来由于该波段激光能量很容易吸收水分子，致使晶体在2940nm波段膜层吸收大且抗损伤阈值低，导致膜层的附着力降低出现膜层脱落现象，同时抗损伤阈值很难达到实用要求。因Er:YAG晶体的材料特性及2940nm波段有水吸收的原因，很多镀膜业内人士都无法完全解决该问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多元素多层中红外高反膜及其制备方法，通过对光学器件重复层叠镀制单元膜得到多元素多层中红外高反膜，此单元膜的膜系结构为L

为解决上述技术问题，本发明采用了以下方案：

一种多元素多层中红外高反膜，具有多个层叠设置的单元膜，每个单元膜为层叠膜系结构，所述层叠膜系结构按顺序由下到上依次为L

优选地，所述L

在现有技术中，膜系结构为两系膜时，通过将两种不同元素的膜料按不同的波长厚度进行交替镀制，提高最终镀制件的抗损伤阈值；膜系结构为三系膜时，通过在基层膜料的外部增加一个膜堆或者单一膜层进行单独或交叠镀制，以提高最终镀制件的抗损伤阈值。在两系膜和三系膜中，各膜料多数为单一的氧化物膜料。

具体地，在本发明的一种有多元素多层中红外高反膜及其制备方法中，在光学器件包括激光晶体Er:YAG晶体的表面重复层叠镀制多个单元膜，每个单元膜由四种不同折射率膜料层叠镀制组成，为一个四系膜（此四系膜既包含四种不同元素的金属，又包含三种不同的氧化物、硫化物和氟化物），未在最外层镀制膜堆，也未在最外层进行单一或交替镀制，利用其自身重复镀制的四种不同金属元素的单元膜以提高抗损伤阈值，其中位于最底层的单元膜中的L

具体地，第一低折射率膜料采用YbF

优选地，在所述每个单元膜中，每层厚度为100~450nm。

优选地，所述多个层叠设置的单元膜的总层数为20~40层。

具体地，镀制时采取真空电子束蒸镀或溅射镀或离子束镀的镀制方法。

优选地，包括以下步骤：

S1.预处理，对待镀件进行镀膜前预处理，所述待镀件为光学器件；

S2.镀膜处理，对预处理后的待镀件先进行镀单元膜，再将单元膜进行重复层叠镀制；

S3.镀膜结束，得到镀有多个单元膜的中红外高反膜的镀制件。

优选地，在所述S1步骤中，包括以下步骤：

S11.采用酒精浸湿脱脂棉清洗待镀件，去除待镀件表面的杂物、油污和辅料；

S12.将待镀件固定至夹具上，放置真空室，抽真空，当腔体内压强小于9×10

S13.用离子源轰击待镀件2~5min。

优选地，所述光学器件为Er:YAG晶体。

优选地，在所述S2步骤中，包括以下步骤：

S21.用电子枪打第一低折射率膜料YbF

S22.用电子枪打第二高折射率膜料ZnS材料，蒸镀时真空室压强小于3×10

S23.用电子枪蒸镀第二低折射率膜料Al

S24. 用电子枪蒸镀第二高折射率膜料HfO

S25.重复S21~S24步骤。

优选地，在所述S3步骤中，镀膜结束后，将真空室冷却至50℃，打开真空室取出镀有多元素多层中红外高反膜的待镀件。

优选地，所述镀有多元素多层中红外高反膜的待镀件的反射波段为2.8~5μm。

本发明的有益效果为：在本发明的一种多元素多层中红外高反膜及其制备方法中，通过对光学器件进行四种不同膜层层叠组成的单元膜重复层叠镀制得到多元素多层中红外高反膜，每个单元膜的膜层主要采用YbF

附图说明

图1为镀有多元素多层中红外高反膜的光学器件的膜系结构示意图；

图2为实施例3制得镀有多元素多层中红外高反膜的镀制件的其中一面膜的透射率；

图3为实施例3制得镀有多元素多层中红外高反膜的镀制件的另一面膜的透射率。

附图标记：UM-单元膜，L

具体实施方式

为了更清楚地展现本发明地目的、技术方案和优点，下面将结合实施例对本申请作进一步说明。

一种多元素多层中红外高反膜，如图1所示，先在光学器件包括激光晶体Er:YAG晶体的外表面镀制一个单元膜，其中单元膜中的L

具体地，第一低折射率膜料采用YbF

实施例1

本发明的实施例1为一种多元素多层中红外高反膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：采用酒精浸湿脱脂棉清洗待镀件，去除待镀件表面的杂物、油污和辅料；

步骤2：将待镀件固定至夹具上，放置真空室，抽真空，当腔体内压强小于2.2×10

步骤3：用离子源轰击待镀件2~5min；

步骤4：用电子枪打第一低折射率膜料YbF

步骤5：用电子枪打第一高折射率膜料ZnS材料，蒸镀时真空室压强小于3×10

步骤6：用电子枪蒸镀第二低折射率膜料Al

步骤7：用电子枪蒸镀第二高折射率膜料HfO

步骤8：重复S4~S7步骤；

步骤9：镀膜结束，真空室冷却至50℃，打开真空室取出镀有多元素多层中红外高反膜的镀制件。

实施例2

本发明的实施例2为一种多元素多层中红外高反膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：采用酒精浸湿脱脂棉清洗待镀件，去除待镀件表面的杂物、油污和辅料；

步骤2：将待镀件固定至夹具上，放置真空室，抽真空，当腔体内压强为8×10

步骤3：用离子源轰击待镀件2~5min；

步骤4：用电子枪打第一低折射率膜料YbF

步骤5：用电子枪打第一高折射率膜料ZnS材料，蒸镀时真空室压强小于3×10

步骤6：用电子枪蒸镀第二低折射率膜料Al

步骤7：用电子枪蒸镀第二高折射率膜料HfO

步骤8：重复S4~S7步骤；

步骤9：镀膜结束，真空室冷却至50℃，打开真空室取出镀有多元素多层中红外高反膜的镀制件。

实施例3

本发明的实施例3为一种多元素多层中红外高反膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：采用酒精浸湿脱脂棉清洗待镀件，去除待镀件表面的杂物、油污和辅料；

步骤2：将待镀件固定至夹具上，放置真空室，抽真空，当腔体内压强小于为6×10

步骤3：用离子源轰击待镀件2~5min；

步骤4：用电子枪打第一低折射率膜料YbF

步骤5：用电子枪打第一高折射率膜料ZnS材料，蒸镀时真空室压强小于3×10

步骤6：用电子枪蒸镀第二低折射率膜料Al

步骤7：用电子枪蒸镀第二高折射率膜料HfO

步骤8：重复S4~S7步骤；

步骤9：镀膜结束，真空室冷却至50℃，打开真空室取出镀有多元素多层中红外高反膜的镀制件。

对实施例1-3制得的镀制件成品在一定电压条件下进行能量值的检测实验，如表1所示，

表1为实施例1-实施例3制得镀制件成品在一定电压条件下测得的能量值

在电压一定的条件下，抗损伤阈值与其能量值的大小成正比关系，为能量值越大，其抗损伤阈值越高。如表1所示，分别对实施例1~实施例3进行5次抗损伤阈值检测。实施例1制得的镀制件成品的能量值在438~469mJ之间，其平均能量值为453.6mJ。实施例2制得的镀制件成品的能量值在429~460mJ之间，其平均能量值为442.2mJ。实施例3制得的镀制件成品的能量值在448~467mJ之间，其平均能量值为453.8mJ。其实施例1、实施例2和实施例3的镀制件成品能量值均大于400mJ，说明具有高的抗损伤阈值。

进一步地，采用FT-IR Spectrometer对实施例3制得的镀有多元素多层中红外高反膜的镀制件成品在2940nm波段条件下进行透射率性能测定，通过透射率的数值大小体现反射率数值的大小。如图2所述，此面的透射率为0.11%，则此面反射率为99.89%；如图3所示，另一面的透射率为9.82%，则此面反射率为90.10%。

采用本方法制得的镀有多元素多层中红外高反膜的镀制件成品最终达到其中一面反射率达到99.8%，另一面反射率达到90%。说明通过本发明的多元素多层中红外高反膜制备方法得到的光学器件的抗损伤阈值、环境性与可靠性均满足光学薄膜国家标准，满足实用要求。由于多元素多层中红外高反膜镀制件成品中镀有低折射率膜料Al

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。