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用于CO2激光器的低吸收硬膜窗口、透镜
    本发明属激光应用领域。

    目前，CO2激光器及其应用中的核心问题之一，是如何提高激光的光束质量和延长激光器的使用寿命。而解决这一问题的关键之一在于如何得到质量优秀的激光窗口、透镜。然而，由于薄膜材料与镀膜技术比较零散和复杂，还一直在不断开发之中，形成薄膜的材料和技术如果比较差，薄膜的吸收就会大于百分之二，远远大于基片的吸收，严重影响了窗口、透镜的整体质量；更差的薄膜则根本无法应用。因为薄膜一般是在高真空光学镀膜机中由高折射率和低折射率的两种材料交替进行双层或多层镀膜得到的，所以薄膜质量的关键在于选择优质的材料和进行最佳的材料组合、并采用合理的镀制工艺。美国II-VI公司多年来一直采用的薄膜材料组合是高折射率地ZnSe(硒化锌)和低折射率的ThF4(氟化钍)，该公司的这种薄膜材料组合得到的窗口、透镜具有吸收低和对光束产生的畸变小的特点，已经广泛用于CO2激光器及其应用中，但其明显的缺点是这种薄膜材料组合为一种软膜、破坏阈值和寿命都受到较大限制，而且ThF4是一种有毒和有放射性的材料、使用中会严重影响人们的安全。中国发明专利(88 1 02096．6)“大功率红外激光硬膜窗口及透镜”公布了其中采用了无毒无放射性的半导体硬膜材料的组合。但其吸收率也受到限制。

    本发明的目的是提供一类低吸收、高硬度的薄膜材料的组合，并镀制于低吸收的基片上，使之成为低吸收的硬膜窗口、透镜，用于CO2激光器及其应用中。

    为了完成上述目的，本发明的技术方案是：采用吸收低、硬度高的氟化钇作为低折射率的薄膜材料，让其与高折射率的ZnSe、或GaAs、或Ge形成组合，镀制于低吸收的ZnSe、或GaAs基片上成为低吸收的硬膜窗口、透镜。具体的镀制过程氟化钇的蒸发采用电子束蒸发，蒸发用的坩埚材料是金属Mo(钼)而不是资料通常介绍的金属Ta(钽)。镀制一个双面都是平面的用于CO2激光的GaAs全透窗口(透过率大于98％)的主要方法如下：将清洗干净的基片置于真空镀膜机待所有镀膜条件具备后先用电子束蒸镀置于Mo坩埚中的低折射率的氟化钇材料，当其蒸镀的光学厚度达到0．96-1．10微米范围时则停止蒸镀；然后用电子束或电阻加热的方式蒸镀高折射率的硒化锌材料，当其蒸镀的光学厚度达到0．96-1．10微米范围时也停止蒸镀；这样，基片的一个表面(全透窗口的镀膜面成为全透面)已经镀制完毕。翻面以后重复上述镀膜过程，在另一面镀膜完成后这个双平面全透窗口就制作完毕。

    本发明的优越性在于这种窗口、透镜有吸收低、破坏阈值高、对光束产生的畸变小、寿命长和无毒无放射性的特点。能广泛用于CO2激光器或其应用中。

    本发明提供的附图，是氟化钇和硒化锌材料组合镀制的全透激光窗口结构示意图。

    图中，其GaAs基片(1)两面分别镀制氟化钇薄膜层(2)和硒化锌薄膜层(3)，其光学厚度为0．96-1．10毫米。

    下面介绍本发明的一个实施例子。镀制一个双面都是平面的用于5千瓦CO2激光器的透过率为48％的GaAs窗口(部分透过窗口)的主要工艺如下：将清洗干净的基片置于真空镀膜机待所有镀膜条件具备后先用用电子束或电阻加热的方式蒸镀高折射率的ZnSe材料，当其蒸镀的光学厚度达到2．65(误差控制在±5％以内)微米时停止这第一层的蒸镀；再用电子束蒸镀置于Mo坩埚中的低折射率的氟化钇材料，当其蒸镀的光学厚度达到2．65(误差控制在±5％以内)微米时则停止这第二层的蒸镀；然后用电子束或电阻加热的方式蒸镀高折射率的ZnSe材料，当其蒸镀的光学厚度达到2．65(误差控制在±5％以内)微米时停止这第三层的蒸镀；这样，基片的一个表面(称为反射面)已经镀制完毕。翻面以后按照前面所述的工艺镀全透面，在全透面镀膜完成后这个双平面透过率为48％的部分透过窗口就制作完毕。