胶凝胶多孔二氧化硅减反膜稳定性研究.pdf

,2005文章编号:0258—7025(2005)06—0839一05溶胶一凝胶多孔二氧化硅减反膜稳定性研究李海元,唐永兴(中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理国家实验室,上海201800)摘要多孔siO,膜层经热处理后,具有很高的激光破坏阈值,但是结构中有许多Si一0H亲水基团,导致光学透过率受环境相对湿度的影响很大。实验目的是改善膜层内部结构,使膜层结构中的亲水基团转变为疏水基团,提高膜层的疏水性,增强膜层的透过率稳定性。系统地研究了膜层透过率随时问变化的规律,在氨气和六甲基二硅氮烷(HMDs)混合气氛下热处理膜层,处理后生成Si一()一si(CH。)。非极性疏水基团,使膜层的疏水性大大提高,因而膜层的透过率稳定性有大幅度提高。稳定性的提高延长了膜层的寿命。处理后膜层的表面粗糙度良好,均方根表面粗糙度(RMs),平均粗糙度(RA),能够满足大型激光器精密化发展的要求。关键词薄膜;溶胶一凝胶;二氧化硅;减反膜;稳定性;疏水性中图分类号0484文献标识码AStudyonStabilityofPorousSilicaAntireflectiVeCoatingsPreparedbySol—GelProcessingLIHai—yuan,TANGYong—xingHighLnserPhysicsNnzionnll,nborntor,,Shn扎ghaiInsti￡Mteofopticsn"dFi丸eMechn,lics,ThPC^i”dPmyo厂SfiP打cPs,S^n”g,l口i201800,C^inn)AbstractAlthoughtheporousantireflective(AR)coatinghashighlaserdamagethresh01dafterheattreatment,itstransmissioncorrelatedwithenvironmentrelativehumidityduemanySi—,enhancethehydrophobicperformanceandimprovethetransmissionstabilityoftheInthispaper,Si一0一Si(CH3)3non—p01arhydrophobicgroupsappearonthecoatingsurfacethroughatmospheretreatmentofammoniaandHMDS(hexamethyl—disilazane),causinghydrophobicperformance,,—;sol—gel;Si02;antireflectivecoating;stability;hydrophobia1引言溶胶一凝胶法涂制光学薄膜已得到比较广泛的应用。与真空法膜层相比,溶胶一凝胶膜层能够承受更高能量密度的激光辐照,即具有更高的激光破坏阈值,因此,溶胶一凝胶膜层已经成为激光器发展的关键技术之一。[1’23首先采用溶胶一凝胶工艺制备的减反膜和防潮膜在美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室已使用了多年,[3]发展了该工艺技术,美国、法国在研制第三代惯性约束核聚变(ICF)激光驱动器r如国家点火装置(NIF)]过程中,都已将研制高性能的溶胶一凝胶光学膜列为关键技术之一。用溶胶一凝胶法制得的多孔二氧化硅减反膜具有优良的光学特性、很高的激光破坏阈值和宽带减反特性,并具有结构可控、折射率可调、空隙率高、介电常数小、热导率低等优点。我国现在运行使用的第二代惯性约束核聚变激光驱动器“神光一Ⅱ”中,我们研制的大面积多孔二氧化硅减反膜已应用于KDP晶体、石收稿日期:2004一07一14;收到修改稿日期:2004一09~02基金项目:国家高技术863804—2资助课题