顆粒在線訊：近期，中科院合肥研究院固體所科研人員基于紅外基底，采用溶膠凝膠法實(shí)現(xiàn)了多種紅外減反膜的制備。相關(guān)研究成果分別以“Preparation of double-layer two wavelength infrared antireflective coating on CdSe substrate”和“Sol-gel preparation of high transmittance of infrared antireflective coating for TeO2 crystals”為題發(fā)表在Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects(Colloid. Surface. A, 628, 127329(2021))和Infrared Physics and Technology (Infrared Phys. Techn., 118, 103881(2021))上。

 紅外光學(xué)元件由于基底材料折射率比較高，在其表面往往存在著嚴(yán)重的反射，這會(huì)大大減少紅外光的透過率。為了最大程度地增加紅外光的透過，需要在其表面鍍制減反膜。目前，紅外減反膜通常采用物理法，如磁控濺射、真空熱蒸發(fā)以及離子束蒸發(fā)等技術(shù)來制備。但這些方法不僅鍍膜成本高，而且獲得的紅外減反膜在高溫輻照的環(huán)境下易脫落。而采用溶膠凝膠法鍍膜獲得的膜層為多孔結(jié)構(gòu)，可有效緩解高溫能量沖擊，其被認(rèn)為是一種具有發(fā)展前景的制備耐高溫輻照膜層的有效方法。然而，由于紅外減反所需的膜層較厚，厚度的增加會(huì)導(dǎo)致薄膜在退火過程中開裂，因此，采用溶膠凝膠法制備出紅外波段減反膜極具挑戰(zhàn)。

 研究人員以紅外材料CdSe為基底，通過合理設(shè)計(jì)溶膠成分以及加入添加劑，成功地制備了兩波段雙層紅外減反膜，該膜層底層為多孔TiO2膜，頂層為Si(Ti)O2顆粒膜，孔徑及顆粒尺寸均在20mm以內(nèi)。鍍膜后可以實(shí)現(xiàn)在2μm和2.5μm兩個(gè)波段的同時(shí)減反，反射率分別為2.1%和2.8%；在1.8μm-2.6μm寬波段平均反射率為2.6%，比未鍍膜樣品降低了27%。該減反膜在高溫400 ℃冷以及低溫-16 ℃冷熱沖擊10次，仍保持完好不開裂，表現(xiàn)出良好的耐高低溫性能。

圖1. CdSe基底上雙層減反膜的SEM圖像以及鍍膜前后的反射光譜。

 此外，研究人員以紅外材料TeO2為基底，結(jié)合理論計(jì)算，通過調(diào)控溶膠成分制備了折射率優(yōu)化的Si-Ti-PEG600以及Si-Ti-PVA兩種減反膜，并探討了添加劑對(duì)膜層結(jié)構(gòu)及熱穩(wěn)定的影響。結(jié)果表明，兩種膜層均表現(xiàn)出高透過率，最佳透過率接近100%，減反峰值波長在1550nm-2460nm之間可調(diào)；膜層表面的低粗糙度有效抑制了表面反射。同時(shí)，膜層表現(xiàn)出良好的耐水性和耐高低溫性，可耐受的光功率密度分別為3.53×106 W/cm2 和 3.40×106 W/cm2（2.79μm，3Hz）。

圖2. TeO2基底未經(jīng)鍍膜以及鍍Si-Ti-PVA減反膜后的透過光譜。

圖3. TeO2基底未經(jīng)鍍膜以及鍍Si-Ti-PEG600減反膜后的透過光譜。