突破離子束濺射技術制備超低吸收損耗光學薄膜
突破！離子束濺射技術制備超低吸收損耗光學薄膜
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上海卷柔新技術光電有限公司是一家專業研發生產光學儀器及其零配件的高科技企業，公司2005年成立在上海閔行零號灣創業園區，專業的光電鍍膜公司，技術背景依托中國科學院，卷柔產品主要涉及光學儀器及其零配件的研發和加工；光學透鏡、反射鏡、棱鏡，平板顯示，安防監控等光學鍍膜產品的開發和生產，為全球客戶提供上等的產品和服務。
摘要
隨著高功率激光系統在引力波探測、慣性約束聚變等前沿領域的廣泛應用，光學薄膜的超低吸收損耗成為制約系統性能的關鍵因素。本文聚焦離子束濺射（IBS）技術在制備超低吸收損耗薄膜中的**突破，系統分析該技術通過工藝參數優化（如離子氧濃度調控、退火處理）實現薄膜致密度提升與缺陷控制的機制，并結合*新研究成果，探討其在高精度光學系統中的應用前景。
引言
在激光技術領域，光學薄膜的吸收損耗直接影響光束質量與系統穩定性。傳統電子束蒸發技術制備的薄膜因存在孔隙率高、缺陷密度大等問題，難以滿足高功率激光系統對吸收損耗低于 10ppm 的嚴苛要求。離子束濺射技術憑借其獨特的物**相沉積機制，通過**控制離子能量與束流參數，實現了薄膜致密度的顯著提升，為超低吸收損耗薄膜的制備開辟了新路徑。
一、離子束濺射技術原理與優勢
離子束濺射技術通過雙離子源系統產生高能離子束轟擊靶材，使靶材原子或分子以較高動能沉積于基底表面。與傳統蒸發技術相比，其核心優勢體現在：
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高致密度薄膜：濺射粒子能量可達 10eV 量級，是蒸發粒子的數倍，促使粒子在基底表面充分擴散，形成類體材料結構，密度接近理論值。
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低缺陷控制：真空環境（~10??mbar）與超高純度靶材（>99.99%）的結合，有效減少雜質引入；通過調整主離子源電壓與輔助離子源氧流量，可**調控薄膜內部氬氣泡尺寸與分布密度，降低納米級缺陷。
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寬材料適應性：適用于金屬、陶瓷、半導體等多種材料，尤其在 HfO?、SiO?等氧化物薄膜制備中表現出優異的光學穩定性。
二、超低吸收損耗薄膜的制備關鍵
2.1 工藝參數優化
研究表明，離子氧濃度對薄膜性能具有顯著影響。在 SiO?薄膜制備中，較高的離子氧濃度可補償高能粒子碰撞導致的失氧缺陷，將吸收損耗降至 1.4ppm。而對于 Ta?O?薄膜，需平衡離子氧濃度與束流能量，避免因致密度降低導致折射率偏差。
2.2 退火后處理技術
退火工藝通過熱激活促進薄膜內部結構重組。實驗顯示，HfO?薄膜在 400℃退火時，殘余應力趨近于零，吸收損耗*低至 1ppm；而溫度超過 600℃時，結晶現象導致性能劣化。該技術通過消除亞穩態結構與釋放內應力，實現薄膜綜合性能的優化。
2.3 新型材料體系開發
同濟大學團隊**性引入氫化非晶硅體系，通過離子束濺射結合氫摻雜工藝，使 1064nm 處消光系數降低 94%，機械損耗減少 92%。這種材料在保持高折射率的同時，顯著抑制了本征吸收，為引力波探測器等精密設備提供了新型解決方案。
三、應用突破與產業動態
3.1 高功率激光系統
中國科學院上海光機所研發的多層高反膜在 1064nm 處反射率 > 99.99%，吸收損耗僅 1.4ppm，已成功應用于激光慣性約束聚變（ICF）裝置，有效解決了熱畸變問題，提升了光束聚焦精度。
3.2 引力波探測技術
氫化非晶硅薄膜的超低機械損耗特性，使其成為引力波探測器懸掛系統的理想材料。通過優化氫含量與退火工藝，該薄膜在 1550nm 處的吸收損耗已突破 0.1ppm，為下一代探測器的靈敏度提升奠定了基礎。
3.3 產業合作與**布局
上海光機所聯合企業開發的 “氬氣泡控制制備技術” 已申請**，通過工藝參數動態調整實現薄膜缺陷的精準調控。同時，多家光學元件廠商加速布局離子束濺射產線，推動該技術在光通信、醫療激光等領域的商業化應用。
四、挑戰與展望
盡管離子束濺射技術取得重大突破，但其沉積速率較低（約 0.1-1nm/s）與設備成本較高的問題仍需解決。未來研究方向包括：
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開發高速濺射工藝，結合新型靶材設計提升沉積效率；
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探索納米復合薄膜體系，通過材料協同效應進一步降低吸收損耗；
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推動智能化工藝控制，實現薄膜性能的全流程精準調控。
結論
離子束濺射技術通過工藝**與材料優化，成功突破了超低吸收損耗薄膜的制備瓶頸，為高功率激光系統、精密光學檢測等領域提供了關鍵技術支撐。隨著技術的持續演進與產業生態的完善，該技術有望在更多**制造場景中發揮重要作用，推動光學薄膜產業邁向新高度。
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上海卷柔新技術光電有限公司是一家專業研發生產光學儀器及其零配件的高科技企業，公司2005年成立在上海閔行零號灣創業園區，專業的光電鍍膜公司，技術背景依托中國科學院，卷柔產品主要涉及光學儀器及其零配件的研發和加工；光學透鏡、反射鏡、棱鏡，平板顯示，安防監控等光學鍍膜產品的開發和生產，為全球客戶提供上等的產品和服務。
采用德國薄膜制備工藝，形成了一套具有嚴格工藝標準的閉環式流程技術制備體系，能夠制備各種超高性能光學薄膜，包括紅外薄膜、增透膜，ARcoating,激光薄膜、特種薄膜、紫外薄膜、x射線薄膜，應用領域涉及激光切割、激光焊接、激光美容、醫用激光器、光學科研，紅外制導、面部識別、VR/AR應用,博物館，低反射櫥窗玻璃，畫框，工業燈具照明，廣告機，點餐機，電子白板，安防監控等。卷柔新技術擁有自主知識產權的全自動生產線【sol-gel溶膠凝膠法鍍膜線】，這條生產線能夠生產全球先進的減反射玻璃。鍍膜版面可達到2440*3660mm，玻璃厚度從0.3mm到12mm都可以,另外針對PC,PMMA方面的增透膜也具有量產生產能力。ARcoating減反膜基本接近無色,色彩還原性好，并且可以避免了磁控濺射的缺點，鍍完增透膜后玻璃可以做熱彎處理和鋼化處理以及DIP打印處理。這個難度和具有很好的應用性，新意突出，實用性突出，濕法鍍膜在價格方面也均優于真空磁控的干法。
卷柔減反射(AR)玻璃的特點:高透,膜層無色,膜硬度高,抗老化性強(耐候性強于玻璃),玻璃長期使用存放不發霉,且有一定的自潔效果.AR增透減反膜玻璃產品廣泛應用于**文博展示、低反射幕墻、廣告機玻璃、節能燈具蓋板玻璃、液晶顯示器保護玻璃等多行業。
我們的愿景：卷柔讓光學更具價值！
我們的使命：有光的地方就有卷柔新技術！
我們的目標：以高質量的產品，優惠的價格,貼心的服務，為客戶提供優良的解決方案。
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