在红外光学元件的减反射应用中,构成薄膜光学器件的材料在空气界面处所能达到的最低折射率值决定着整个光学系统的设计。虽然氟化钍(ThF4)是一种性能优异的红外光学薄膜材料,由于其包含天然放射性元素钍,寻找它的替代物多年来一直是全世界光学薄膜材料科学家追寻的一个目标。稀土氟化物和稀土氧化物具有从紫外到长波红外的光谱透过率,特有的离子键决定了它们具有良好的机械强度,因而在光学薄膜应用中具有巨大的优势。在本课题中,我们研究了氟化镧、氟化铈、氟化镨、氟化钐、氟化铒、氟化镱和氟化钇等七种稀土氟化物,氧化钆、氧化镧、氧化镱以及氧化镧镱(LaYbO3)等几种稀土氧化物薄膜的光学性质以及薄膜的微结构,讨论了薄膜沉积工艺、薄膜微结构以及薄膜光学常数之间的相互关系。我们也探讨了稀土氟化物薄膜长波红外吸收机理。为了说明稀土氟化物在长波红外薄膜光学器件中的应用前景,我们选用氟化镨作为低折射率材料,研制出长波红外宽带增透薄膜。光谱性能以及可靠性试验都表明我们所取得的结果是十分诱人的。与稀土氟化物相比较,稀土氧化物在长波红外区不适宜于作为光学薄膜材料。
英文主题词broadband antireflection;LWIR;ThF4;rare-earth fluorides;rare-earth oxides