【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光薄膜制备，尤其是一种高损伤阈值激光反射镜低应力薄膜制备的工艺方法。
技术介绍
1、高损伤阈值激光反射镜广泛应用于科学研究、军事国防、工业制造领域。通过精确调整和控制反射镜的位置和角度，可以实现对激光束的控制和定向，从而达到预期的效果。激光反射镜的高反射率和精确性使其成为许多激光应用中不可或缺的一部分。随着现代光学技术的发展，人们对大口径高面形精度的激光反射镜提出了越来越高的要求。高损伤阈值激光反射镜由于膜层应力导致的面形变化一直是困扰高精度光学系统实现的难题。
2、通常激光反射镜薄膜附着于基体光学元件，薄膜的结构和性能受到光学元件基体材料的重要影响。因此薄膜与基体之间构成相互联系、相互作用的统一体，这种相互作用宏观上以两种力的形式表现出来：其一是薄膜与基体接触界面间的附着力；其二是薄膜单位截面所承受的来自基体约束的作用力—薄膜应力。薄膜应力在作用方向上有张应力和压应力之分。若薄膜具有沿膜面收缩的趋势则基体对薄膜产生张应力，反之，薄膜沿膜面的膨胀趋势造成压应力。薄膜和基体间附着力的存在是薄膜应力产生的前提条件，薄膜应力的存在对附着力又有重要影响。
3、通常激光反射镜薄膜制备工艺有离子束溅射、离子辅助电子束蒸发和离子镀等制备工艺，制备的膜层致密，应力形式表现为压应力。
4、由于薄膜制备导致的光学反射镜面形变化常用的纠正工艺技术有：方法一是预先获得由于该种薄膜制备导致的面形变化量，进而通过光学加工的方式进行补偿；方法二是在已镀膜光学元件表面的背面镀膜，通过镀制相同薄膜或一定厚度的单
技术实现思路
1、针对高损伤阈值激光反射镜镀制光学薄膜后面形变化的问题，本专利技术提供一种高损伤阈值激光反射镜低应力薄膜制备的工艺方法，无需进行反向抛光补偿膜系应力变形与背面镀膜，大大提高了大口径高精度光学元件的生产效率。
2、为了解决上述问题，本专利技术采用的技术方案是：
3、一种高损伤阈值激光反射镜低应力薄膜制备的工艺方法，基于离子源辅助电子束蒸镀工艺，包括步骤：
4、步骤1：采用真空室腔体直径大于1.8米的光学镀膜设备，在真空室底部配置两套电子束蒸发源和两套位置可移动的霍尔型离子源，两套霍尔型离子源分别位于两套电子束蒸发源的外侧；
5、步骤2：通过工艺实验确定制备ta2o5膜层的工艺参数，同时确定1套霍尔型离子源的位置并将其固定，所述工艺参数、位置满足：制备ta2o5膜层时，对于光学元件基体材料，ta2o5薄膜表现为压应力；
6、步骤3：确定用于制备sio2膜层的蒸发速率与成膜温度两项工艺参数，同时确定另一套霍尔型离子源的工艺参数调整方法，所述蒸发速率、成膜温度以及离子源的工艺参数满足：制备sio2膜层时，对于光学元件基体材料，sio2薄膜需表现为张应力；
7、步骤4：将光学元件清洁装夹后放入步骤1所述的光学镀膜设备的真空室，抽真空至5*10-4pa，打开光学镀膜设备的旋转系统，并加热至所需温度，按照步骤2和步骤3开始在光学元件上交替镀ta2o5膜层和sio2膜层，ta2o5膜层和sio2膜层逐层沉积，得到激光反射镜薄膜。
8、进一步地，所述ta2o5膜层的工艺参数包括蒸发温度、蒸发速率、离子源能量和束流。
9、进一步地，所述步骤3中另一套霍尔型离子源的工艺参数包括：霍尔型离子源位置、离子能量和束流、氧气与氩气混气比。
10、进一步地，步骤3中另一套霍尔型离子源的工艺参数调整方法为：调整该霍尔型离子源远离与其配套的电子束蒸发源的距离，随着距离的变远，离子束能量相应调低，同时调整氧气与氩气的混气比例，当sio2薄膜表现为张应力的无吸收膜层时即为调整完成，固定好该霍尔型离子源位置。
11、进一步地，氧气与氩气的混气比例在5:5至9:1之间。
12、进一步地，所述薄膜的ta2o5膜层和sio2膜层均为15层。
13、进一步地，所述ta2o5和sio2的纯度优于99.99％。
14、进一步地，所述薄膜膜系的种类包括分光膜、分色膜、高反膜。
15、由于采用了上述方案，本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：
16、1、由于很多高精度光学元件正反两面均要求很高的面形精度，本专利技术采用该低应力薄膜制备方案，使镀膜过程可以一次性达到产品要求，极大提高了产品成功率；
17、2、由于本专利技术制备产品时只进行了一次镀膜，最大限度的保护前、后表面的面形精度与表面光洁度，提升了产品质量；
18、3、该方法适用于大口径高精度反射镜，分色镜等多种光学元件，无需进行反向抛光补偿膜系应力变形与背面镀膜，大大提高了大口径高精度光学元件的生产效率。
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1.一种高损伤阈值激光反射镜低应力薄膜制备的工艺方法，基于离子源辅助电子束蒸镀工艺，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高损伤阈值激光反射镜低应力薄膜制备的工艺方法，其特征在于，所述Ta2O5膜层的工艺参数包括蒸发温度、蒸发速率、离子源能量和束流。
3.根据权利要求1所述的一种高损伤阈值激光反射镜低应力薄膜制备的工艺方法，其特征在于，所述步骤3中另一套霍尔型离子源的工艺参数包括：霍尔型离子源位置、离子能量和束流、氧气与氩气混气比。
4.根据权利要求3所述的一种高损伤阈值激光反射镜低应力薄膜制备的工艺方法，其特征在于，步骤3中另一套霍尔型离子源的工艺参数调整方法为：调整该霍尔型离子源远离与其配套的电子束蒸发源的距离，随着距离的变远，离子束能量相应调低，同时调整氧气与氩气的混气比例，当SiO2薄膜表现为张应力的无吸收膜层时即为调整完成，固定好该霍尔型离子源位置。
5.根据权利要求3所述的一种高损伤阈值激光反射镜低应力薄膜制备的工艺方法，其特征在于，氧气与氩气的混气比例在5:5至9:1之间。
6.根据权利要求1
7.根据权利要求1所述的一种高损伤阈值激光反射镜低应力薄膜制备的工艺方法，其特征在于，所述Ta2O5和SiO2的纯度优于99.99％。
8.根据权利要求1所述的一种高损伤阈值激光反射镜低应力薄膜制备的工艺方法，其特征在于，所述薄膜膜系的种类包括分光膜、分色膜、高反膜。
9.根据权利要求1所述的一种高损伤阈值激光反射镜低应力薄膜制备的工艺方法，其特征在于，所述Ta2O5膜层和SiO2膜层厚度通过膜系设计与应力匹配确定。
...【技术特征摘要】
1.一种高损伤阈值激光反射镜低应力薄膜制备的工艺方法，基于离子源辅助电子束蒸镀工艺，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高损伤阈值激光反射镜低应力薄膜制备的工艺方法，其特征在于，所述ta2o5膜层的工艺参数包括蒸发温度、蒸发速率、离子源能量和束流。
3.根据权利要求1所述的一种高损伤阈值激光反射镜低应力薄膜制备的工艺方法，其特征在于，所述步骤3中另一套霍尔型离子源的工艺参数包括：霍尔型离子源位置、离子能量和束流、氧气与氩气混气比。
4.根据权利要求3所述的一种高损伤阈值激光反射镜低应力薄膜制备的工艺方法，其特征在于，步骤3中另一套霍尔型离子源的工艺参数调整方法为：调整该霍尔型离子源远离与其配套的电子束蒸发源的距离，随着距离的变远，离子束能量相应调低，同时调整氧气与氩气的混气比例，当sio2薄膜表现为张应力的无吸收膜层时即为调...
【专利技术属性】
技术研发人员：田杰，王晋峰，谢多，路金豪，王俊，宗卫杰，
申请(专利权)人：中国科学院南京天文光学技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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