一种提高类金刚石薄膜抗激光损伤能力的方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种提高类金刚石薄膜抗激光损伤能力的方法及其装置。本发明专利技术的目的是要在不影响DLC薄膜和介质薄膜的任何光学常数和物理性能的基础上，有效提高DLC薄膜和介质薄膜薄膜的抗激光损伤能力。所提供的技术方案是：一种提高类金刚石薄膜抗激光损伤能力的方法，是在DLC及介质薄膜的表面形成具有闭环的磁通路，且使闭环的磁通量具有最大的梯度。所提供的装置包括导磁外框，在外框内设置有一对永磁铁，第一永磁铁和第二永磁铁，第一永磁铁和第二永磁铁的距离可调。利用本发明专利技术的方法，对于DLC薄膜可以将损伤阈值从0.57 J/cm2提高到1.23 J/cm2。对于介质薄膜，可以使激光损伤面积减少50%左右。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及光学薄膜抗激光损伤能力
，具体涉及一种提高类金刚石薄膜抗激光损伤能力的方法及其装置。
技术介绍
：类金刚石（Diamond-LikeCarbon，DLC）薄膜属于非晶（amorphous）亚稳态结构的低迁移率半导体材料，其带隙宽度一般低于2.7eV，结构上属于无定形碳，膜中的化学键主要是杂化键和杂化键。DLC薄膜具有硬度高、摩擦系数小、化学性能稳定、红外区透明等特性，可适用于酸雨、风沙、海水浸泡等恶劣的环境。DLC薄膜在机械电子、航空航天等领域已有广泛应用，具有十分广阔的应用前景。在光学领域，DLC膜主要用作红外光学元件表面的减反射保护膜。常规红外材料普遍质地柔软，易划伤、易吸潮、难以经受恶劣环境的侵蚀。DLC膜优良的性能，使其成为取代常规红外材料的首选薄膜材料。作为3~5μm和8~12μm减反射保护膜，DLC膜已部分使用在导弹、卫星等飞行器，以及各种车载、机载和舰载的导引系统中。随着大功率、高能量激光器件的不断发展和战术激光武器的出现，DLC膜的应用已面临着越来越强的挑战。无氢DLC薄膜，以其优良的减反射保护及机械化学特性等，常被用于替代常规的红外材料，但其抗激光损伤能力较差，一般只有0.2-1.0J/cm2；随着高强度激光武器的出现，DLC薄膜的应用受到限制；因此，研究学者开始对DLC膜的光学特性和激光损伤能力展开研究。目前，对DLC薄膜抗激光损伤能力低的原因报道较少。常见的提高DLC薄膜抗激光损伤能力的方法有优化薄膜制备工艺，在制备过程中进行前处理或后处理。前处理是指在薄膜沉积前或薄膜制备过程中对薄膜进行技术或工艺处理，常用的方法有：对薄膜基底材料进行清洁、基底去应力、薄膜沉积中辅助其他工艺（如增加新的电场或磁场）、增加辅助离子源、镀膜室内淬火、退火等。后处理指在薄膜制备工作完成后，对薄膜进行的相关处理，后处理常用方法有：激光预辐照、离子束轰击、退火等技术手段。不管是前处理还是后处理，都或多或少的影响或改变DLC薄膜本身的光学性能，虽然经过处理工艺后，提高了薄膜的抗激光损伤能力，但DLC薄膜的红外透过率、折射率、消光系数等也同时被影响。如何在不改变薄膜自身光学特性、光学常数的基础上，提高DLC薄膜的抗激光损伤能力，是广大研究学者密切关注的研究方向之一。
技术实现思路
：本专利技术的目的，是要提供一种提高类金刚石薄膜抗激光损伤能力的方法，在不影响DLC薄膜和介质薄膜的任何光学常数和物理性能的基础上，有效提高DLC薄膜和介质薄膜薄膜的抗激光损伤能力。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是：一种提高类金刚石薄膜抗激光损伤能力的方法，是在DLC薄膜及介质薄膜的表面形成具有闭环的磁通路，且使闭环的磁通量具有最大的梯度。上述薄膜是DLC薄膜时，其磁场强度为0.8-1T。上述薄膜是介质薄膜时，其磁场强度为1.1-1.2T。上述磁场优选为反斥磁场，磁场力向外。对DLC薄膜的抗激光损伤能力影响更显著。为了实现上述方法，本专利技术提供一种用于提高类金刚石薄膜抗激光损伤能力的装置：包括导磁外框，在外框内设置有一对永磁铁，第一永磁铁和第二永磁铁，第一永磁铁和第二永磁铁的距离可调。上述第一永磁铁与螺杆连接，该螺杆设置于导磁外框上，且其轴线与第一永磁铁和第二永磁铁的中心连线重合。本专利技术是在光学薄膜已经制备完成且在应用过程中，通过外加磁场的方法，在激光辐照未达到薄膜表面的情况下，通过一定的磁场改变等离子体或光生电子的偏转方向，减小激光等离子体或光生电子对薄膜表面的冲击，最终实现改变薄膜的抗激光损伤能力。与现有技术相比，本专利技术的优点是：1、可有效提高DLC薄膜抗激光损伤能力：本方法完全不会改变薄膜的光学常数，对薄膜内部的物理结构也不会产生任何影响，但可以有效提高DLC薄膜和介质薄膜在激光辐照区域产生的热累积，增强薄膜的抗激光损伤能力，提高薄膜的激光损伤阈值。对于DLC薄膜可以将损伤阈值从0.57J/cm2提高到1.23J/cm2。对于介质薄膜，可以使激光损伤面积减少50%左右；2、方法简单有效且不影响薄膜光学性能：采用其他后处理方法，比如离子束轰击和激光预处理方法处理DLC薄膜，相当于用离子束或激光束对DLC薄膜表面的缺陷或杂质进行移除，类似于对薄膜样片表面进行抛光处理；虽然这种处理减小了杂质对激光的吸收，但是薄膜的厚度及DLC薄膜内部的sp3、sp2杂化键含量也受到了影响，相当于改变了薄膜的膜系结构，进而会影响薄膜的红外透过率或薄膜的消光系数。而本专利技术不影响任何薄膜光学常数和物理性能；3、装置结构简单：本专利技术提供的装置结构简单，仅需要一对磁铁，以及调整磁场强度的结构即可。附图说明：图1是薄膜样片在逆向磁场的示意图；图2是图1的A向示意图；图3是施加逆向相吸磁场前后DLC薄膜的损伤表面形貌；（a.无磁场下的激光损伤b.600Gs下的激光损伤)图4是施加逆向磁场前后介质薄膜的损伤表面形貌；（a.无磁场下的激光损伤b.450Gs下的激光损坏c.600Gs下的激光损伤）图5是薄膜样片在同向磁场的示意图；图6是施加同向反斥磁场前后介质薄膜的损伤表面形貌；（a.无磁场下的激光损伤b.450Gs下的激光损坏c.600Gs下的激光损伤)图7施加同向反斥磁场前后DLC薄膜的损伤表面形貌（a.无磁场下的激光损伤b.600Gs下的激光损伤）图8和图9是实验用调整磁场梯度的装置结构示意图；附图标记说明如下：1为安装基底，2导磁外框，3为第一永磁铁，4为第二永磁铁，5为螺杆。具体实施方式：下面将结合附图和实施例对本专利技术进行详细的说明：本专利技术提供一种提高类金刚石薄膜抗激光损伤能力的方法，是在DLC及介质薄膜的表面，形成具有闭环的磁通路，使得薄膜表面的磁场的梯度最大。具体的说，是在DLC及介质薄膜的表面，以生铁材料作为导磁媒介，以一定的结构，形成具有闭环的磁通路，减少磁通量的损耗，使得薄膜表面的磁场的梯度最大。使用条状方块永磁铁，保持条状磁铁与导磁端紧密贴合。同时，磁场与薄膜表面的关系是水平面上有一个相对平行的位移量，即磁铁端面横向正中心与薄膜表面呈一个水平面状态（纵向方向在一个水平面），横向保持一定的平行位移（根据永磁体的固有磁场力，一般保持在3mm的水平错位）；这样能够在薄膜表面形成既具有闭环的磁通量，有兼具较大的梯度，能够让薄膜表面因激光辐照产生的等离子体和光生电子在磁场的影响下具有较大的偏转受力。其工作原理是：在DLC及介质薄膜两侧，建立本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高类金刚石薄膜抗激光损伤能力的方法，是在DLC及介质薄膜的表面形成具有闭环的磁通路，且使闭环的磁通量具有最大的梯度。

【技术特征摘要】
1.一种提高类金刚石薄膜抗激光损伤能力的方法，是在DLC及介质薄膜的表面形成具
有闭环的磁通路，且使闭环的磁通量具有最大的梯度。
2.如权利要求1所述的一种提高类金刚石薄膜抗激光损伤能力的方法，其特征在于：所
述薄膜是DLC薄膜时，其磁场强度为0.8-1T。
3.如权利要求1所述的一种提高类金刚石薄膜抗激光损伤能力的方法，其特征在于：所
述薄膜是介质薄膜时，其磁场强度为1.1-1.2T。
4.如权利要求2或3所述的一种提高类金刚石薄膜抗激光损伤能力的方法，其特征在
...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴慎将，苏俊宏，李党娟，徐均琪，葛锦蔓，汪桂霞，时凯，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61