為了增加紅外窗口的透射率，研制了硫化鋅基底上的雙波段寬帶增透膜。膜系設計采用硫化鋅和氟化釔分別作為高、低折射率材料的多層膜結構。鍍制的增透膜在中波紅外和長波紅外波段具有高的透射率，在3.0 ～ 5.0μm 波段平均透射率大于92%，在7.0 ～ 10.0 μm 波段平均透射率大于90%，并且滿足環境性能試驗的要求。

1、引言

　　紅外技術是現代戰爭中重要的戰略和戰術手段，在軍事上具有舉足輕重的地位。紅外窗口是紅外技術的關鍵部件，它既要保證光學系統的成像質量，又要保護紅外傳感器不被外界破壞損傷。紅外窗口通常在惡劣環境中工作，要經受熱沖擊、風沙和雨雪的撞擊、海水腐蝕等，這些因素都會造成紅外窗口透射率降低，影響光電器件的正常工作。

　　常用的紅外窗口材料有藍寶石、ZnS、ZnSe、Ge 和Si 等。另外，還可選擇如尖晶石、AlON 和MgF2等其他材料。紅外窗口材料除了必須具有高的紅外透射率、低吸收系數等優良特性外，還必須具有高的機械強度、耐磨損、抗風沙雨蝕、抗化學腐蝕等性能，且在高溫、低溫及輻射作用等各種苛刻條件下，其光學和物理化學性能穩定性良好。而多光譜多晶ZnS 是目前用作紅外窗口的最佳材料，但是ZnS 的理論透射率僅為75%(不考慮吸收) ，因此必須鍍制增透膜來解決紅外光學系統窗口透射率低的問題。對這種增透膜的要求是:與基底附著力良好、能明顯提高基底的透射率，并且易于工藝實現; 對各種襯底要有很好的粘附性; 必須具有紅外透明、吸收系數小，能抗熱沖擊、耐高溫、抗雨水沖擊等特點。目前對紅外增透膜的研究，大都集中在一個紅外波段如3 ～ 5 μm 或8 ～ 12 μm 等，3.0 ～ 5.0 μm 和7.0 ～ 10.0 μm 波段是航天航空遙感中信息量比較集中的一個波段。因此，研究硫化鋅基底上3.0 ～ 5.0 μm和7.0 ～ 10.0 μm 雙波段寬帶增透膜的設計與制備具有重要意義。

4、結果與討論

　　4.1、光學性能測試

　　圖2 是所鍍制的增透膜系采用PE 公司system 2 000 紅外傅里葉光譜儀測試的光譜曲線，從圖中可以看出中波紅外和長波紅外譜段具有高的透射，3.0 ～ 5.0 μm 平均透射率為92. 35%，7.0 ～ 10.0 μm 平均透射率為90.24%，比鍍膜前72.64%的平均透射率有明顯提高，鍍膜零件滿足設計要求。硫化鋅基底鍍制增透膜后中波段透射率較高，長波波段透射率相對較低，分析為增透膜中的氟化釔膜料在長波段存在吸收，故而在膜系設計時盡量減小氟化釔的厚度。

圖2 硫化鋅基底增透膜的實測光譜曲線

　　4.2、環境性能測試

　　為了測試鍍制的增透膜能否適應各種惡劣的使用環境，進行了多種環境穩定性實驗，包括: 冷熱沖擊實驗、水溶性實驗、鹽溶性實驗、附著力實驗等。冷熱沖擊實驗條件為液氮溫度冷卻30 min， 50 ℃保溫60 min，循環5 次，實驗后膜層沒有裂紋或脫落;水溶性實驗: 樣片在純水中浸泡24 h 后，膜層完好沒有氣泡、脫落等; 鹽溶性實驗: 在5% 鹽水中浸泡24 h后，膜層沒有氣泡、脫落; 樣片進行膜層附著力檢驗，將剝落強度為2 ～ 4 N/cm 的3 M 膠帶紙牢牢粘在膜層表面，把膠帶紙從零件的邊緣朝表面的垂直方向迅速拉起，結果無脫膜和起皮現象; 對薄膜樣品進行耐擦拭性檢驗，使用干燥潔凈的醫藥紗布蘸無水乙醇在膜層表面進行至少50 次的直線擦拭后膜層的光學表面無裂紋、劃痕等現象。系列環境實驗結果表明，所研制的增透膜附著牢固，環境穩定性好。

5、結論

　　根據硫化鋅紅外窗口的光譜要求，利用TFCalc 光學薄膜設計軟件，設計出光譜特性滿足要求的增透膜系，采用離子束輔助電阻蒸發的方法鍍制了硫化鋅基底3.0 ～ 5.0 μm 和7.0 ～ 10.0 μm 雙波段寬帶增透膜，鍍制的增透膜在中波紅外和長波紅外譜段具有高的透率，3.0 ～ 5.0 μm 平均透射率大于92%，7.0 ～ 10.0μm 平均透射率大于90%，其環境性能試驗滿足要求。