大功率红外激光硬膜窗口及透镜.pdf

本发明所述的硬膜窗口及透镜属于激光技术领域，窗口和透镜都用于大功率红外激光器的制造及其应用。
    国内外现有的技术概况是：用于CO2激光器，CO激光器和化学激光器等等激光器的普通窗口及透镜，由基体和基体表面的膜层（通称介质膜）组成，其基体材料采用象ZnSe、GaAs、CdS、CdTe这样的半导体材料，介质膜材料则采用氟盐（如BaF2或ThF4，其中ThF4属放射性物质）和半导体材料（如CdS、ZnSe、Ge、ZnS等）的组合方式，即多层介质膜中采用一层半导体材料一层氟盐材料交替镀制。由于氟盐能溶于水，致使这种膜易潮解甚至脱落;并且这种材料的质地较软、被大气中的粉尘或激光加工时产生的喷溅物玷污后不能清洗，这两种原因导致普通窗口及透镜的使用寿命较短，并且不适应较恶劣环境下使用。窗口及透镜都是激光器的关键元件，价格较贵。经调查目前国内外尚无其它类型的固体材料制成的窗口及透镜。

    本发明的目的是提供一种新型的硬膜窗口及透镜，它们具有在湿度大的空气中不潮解脱落、在粉尘物质玷污后能清洗的优点，延长了使用寿命，扩大了使用范围、使大功率红外激光器的工业应用和其它应用更为广泛，社会效益和经济性好。

    本发明地内容是：将抛光后的GaAs或ZnSe、或CdS、或CdTe基体（平面镜或球面镜，其中平面镜指基体两面均为平面，球面镜指基体两面为球面或一面为球面另一面为平面）进行硬膜镀制，膜层材料全部采用性能稳定，吸收系数小的半导体材料，主要为CdS、CdTe、ZnS、ZnSe、GaAs、Ge六种，镀制方法分为蒸发镀和溅射镀两种，每次镀制时采用其中一种镀制方法。其具体步骤是：将基体的一面镀制第一层半导体材料膜（材料为上述六种中的一种），然后镀制第二层半导体材料膜（材料为上述六种中的另一种），再镀制第三层，第三层的材料可与第一层相同、也可以不同、但与第二层不同。（注：后一层膜材料应与前一层膜材料不同，如相同则为同一层膜了。）如此交替镀制，直至根据需要所确定的第m层（m为大于或等于零的整数）;镀完基体的一面后，再镀制基体的另一面，这一面的镀制方法类似于前一面的镀制方法，亦采用半导体材料的交替镀制，层数也根据需要镀制到第n层（n为大于或等于零的整数、m可与n相等、也可以与n不相等、m+n大于等于1）。上述各膜层的厚度，根据需要确定。

    本发明的优点是：1.全部膜层都采用半导体材料镀制成的硬膜窗口及透镜性能稳定放在水中和潮湿空气中不发生潮解和脱膜，使用寿命至少延长一倍，克服了含氟盐材料镀制的窗口及透镜易潮解脱落的主要缺点。2.半导体材料镀制的薄膜被玷污后可以清洗，对延长使用寿命起了辅助作用。3.半导体材料无放射性污染、克服了含放射性材料ThF4的窗口及透镜在镀制、存放、使用及报废后处理中必须加强防护的弱点。4.由于采用了全半导体材料镀膜，其材料的生产和膜层镀制可全部在国内实施、不需要进口国外含ThF4的窗口及透镜，并且半导体材料膜层的镀制不增加成本，延长了使用寿命，具有合理的经济性和一定的社会效益。

    本发明的最佳实施例子为：在GaAs基体的两面分别镀三层半导体膜，膜层次序为第一层镀ZnSe，第二层镀GaAs，第三层又镀ZnSe各层光学厚度均为2.65μm，镀好后的成品即可作为CO2激光器的全透窗口。