[发明专利]一种低损耗超高透过率激光减反射薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光光学薄膜技术领域，具体涉及一种低损耗超高透过率激光减反射薄膜的制备方法。

背景技术

激光陀螺是基于Sagnac效应工作的新型光电惯性器件，采用环形激光器作为激光陀螺的光学本体。在环形激光器的腔体内运行着相向的两束光，当腔体以平面法线方向为轴向旋转时，在腔体内运行的两束相向光产生的光程差，通过差频探测则可以探测到旋转的角速率，所以激光陀螺就是敏感轴向角速度的一维传感器。激光陀螺由于其结构简单、性能稳定、动态范围宽等诸多优点，使它特别适合于捷联惯导系统，现已广泛应用于航空、航天、航海、兵器等领域。目前已经发展的激光陀螺种类有单轴机械抖动激光陀螺，四频差动激光陀螺、三轴机械抖动激光陀螺、磁镜偏频激光陀螺、速率偏频激光陀螺、赛曼偏频激光陀螺等，国外已经有大量的激光陀螺惯导系统应用的成功经验。

四频差动激光陀螺是人们在解决激光陀螺闭锁阈值的问题时提出的，由于在原理上的先进性，即解决了激光陀螺中存在的闭锁及偏频不稳定所引入的误差，又没有像机械抖动式激光陀螺那样的活动部件，是一种真正的全固态激光陀螺。四频差动激光陀螺的关键元件是在谐振腔环路中放置了水晶旋光晶体和法拉第偏频元件。四频差动陀螺利用水晶片产生左、右旋圆偏振光，从而生成左、右旋两个工作频率分裂的陀螺，左、右旋陀螺利用法拉第偏频元件产生恒定偏频。因此，水晶旋光片与法拉第偏频元件是该类陀螺中的重要元件，而且必须安装在激光谐振腔内。两个元件单表面的剩余反射率大于4％，严重影响到激光谐振腔总损耗，所以必须在两个元件上制备超低损耗的激光减反射薄膜，以降低两个元件带来的插入损耗。

综上所述，超低损耗激光减反射薄膜是四频差动激光陀螺的关键元件。激光减反射薄膜的制备技术主要有电子束蒸发、离子辅助蒸发、离子束溅射、磁控溅射、化学气相沉积和溶胶-凝胶等，但适用于超低损耗激光减反膜制备的技术只有离子束溅射沉积技术。由于低损耗的激光薄膜的厚度监控精度要求较高，目前通常采取的时间控制薄膜厚度模式的离子束溅射沉积方法，因为时间控制过程精度误差较大，使得往往不容易得到透过率大于99.99％的高透过率激光减反射薄膜，因此，如何利用这种沉积技术获得低损耗高透过率的激光减反射薄膜具有重要意义。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提供一种低损耗超高透过率激光减反射薄膜的制备方法。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种低损耗超高透过率激光减反射薄膜的制备方法，其包括如下步骤：

步骤S1：对镀膜基片的化学清洗采取碱溶液清洗、酸溶液清洗、超声波清洗和离心甩干四个子步骤；所述碱性溶液为氨水、双氧水和水配比液；所述酸性溶液为盐酸和水配比液；

步骤S2：将减反膜的结构定义为：基底/(αHβL)/空气，包括基底、高折射率膜层H层，低折射率膜层L层，两层的光学厚度分别为αλ₀/4和βλ₀/4，λ₀为中心波长；

步骤S3：利用时间控厚离子束溅射沉积技术，分别在同种材质的实验片上制备上述的膜系结构，H层的沉积时间为t_H，L层的沉积时间为t_L；

步骤S4：利用椭圆偏振仪测量薄膜的反射椭圆偏振参数Ψ(λ)和Δ(λ)，设定测量波长范围为λ_min-λ_max，测量步长为Δλ，λmin和λmax的取值包含中心波长λ₀在内，测试入射角度为45°。对H层和L层的光学厚度进行反演计算，结果分别为α’和β’；

步骤S5：根据步骤S4的计算结果对步骤S3的t_H及t_L进行修正，修正后的减反膜的最终沉积时间参数T_H和T_L分别为T_H＝α/α’×t_H和T_L＝β/β’×t_L；

步骤S6：薄膜制备完成后采取热处理的方法，在大气氛围中升温到100～200℃，保持8～16h后自然降温到室温。

(三)有益效果

本发明通过基片化学清洗、离子束溅射薄膜制备、制备误差的修正来实现低损耗超高透过率激光减反射薄膜的制备，为四频差动激光陀螺提供关键的谐振腔内元件。