本發明是關于一種漸變折射率減反薄膜及其制備方法和應用。該漸變折射率減反薄膜包括至少三組減反膜層；每組減反膜層包括一層折射率漸變層和一層折射率限制層；從漸變折射率減反薄膜的一面到另一面，減反膜層的折射率呈階梯分布或漸變分布，折射率限制層和折射率漸變層交替層疊設置；在每組減反膜層中，折射率限制層的折射率小于折射率漸變層的折射率，折射率限制層的材質選自Al₂O₃、HfO₂、BaF₂、MgF₂和SiO₂中的至少一種；折射率漸變層的材質選自折射率可調的光學材料。本發明方法在制備漸變折射率減反膜的過程中，通過引入折射率限制層，可以調控每組減反膜層中折射率漸變層的厚度來精確控制其折射率。

技術領域

本發明涉及一種光學元件薄膜技術領域，特別是涉及一種漸變折射率減反薄膜及其制備方法和應用。

背景技術

微光像增強器具有使人眼在夜間也能看見物體的功能，其結構上包括輸入窗、光電陰極、MCP、熒光屏、輸出窗、管殼以及高壓電源等。其中輸入窗起輸入光學圖像和支撐光電陰極的作用，光電陰極起光電轉換的作用，通常采用Na₂KSb多堿陰極或GaAs單晶半導體陰極。光電陰極的靈敏度是評價微光像增強器性能的重要指標，提升陰極靈敏度的三個主要途徑：增加入射光子的吸收和電子-空穴對的形成；增加到達陰極光電發射層的電子數量；增加陰極電子的真空發射數量。對光電陰極而言，光吸收是光電轉換中的第一過程，因為Na₂KSb多堿陰極和GaAs單晶半導體陰極在550nm的波長處的折射率分別高達3.3和4.1，與輸入窗1.47的折射率相比均相差很大，因此當光線從輸入窗入射到Na₂KSb或GaAs陰極膜層的界面時，菲涅爾反射(Fresnel Reflection)很大。根據能量守恒定律，反射越高，進入陰極膜層的初始光強就越低，陰極膜層對光子的吸收就越少，電子躍遷的數量也相應的減少，在其它條件不變的情況下，陰極的靈敏度也就越低，因此應該盡量減小輸入窗與光電陰極之間因為折射率不匹配所造成的光反射損失。通常通過在輸入窗與光電陰極的中間增加一層減反膜來降低陰極膜層對入射光的反射，從而提高陰極膜層對入射光子的吸收，也就提高了光電陰極的靈敏度。

傳統的方法直接在輸入窗的輸出端制備一層折射率大于輸入窗，小于光電陰極的減反膜，雖然能在一定程度上降低光通過輸入窗和光電陰極界面的反射，但單層減反膜無法同時兼顧輸入窗與光電陰極的折射率，不能完全消除由于折射率不匹配所造成的菲涅爾反射損失。

發明內容

本發明的主要目的在于，提供一種漸變折射率減反薄膜及其制備方法和應用，所要解決的技術問題是如何消除由于折射率不匹配所造成的菲涅爾反射損失。

本發明的目的及解決其技術問題采用以下的技術方案來實現。依據本發明提出的一種微光像增強器，包括輸入窗和光電陰極，在輸入窗和光電陰極之間設有漸變折射率減反薄膜，所述的輸入窗的折射率為1.4-1.5，所述的光電陰極的折射率為3.5-4.5，所述的漸變折射率減反薄膜包括10組減反膜層，在從輸入窗到光電陰極的方向上，第一組減反膜層到第十組減反膜層的折射率依次為1.47-1.48、1.82-1.83、2.05-2.06、2.57-2.58、2.74-2.75、3.17-3.18、3.53-2.54、3.68-3.69、3.98-3.99和4.10-4.12；其中，每組減反膜層由一層HfO₂折射率限制層和一層TiO₂折射率漸變層組成；

在第一組減反膜層中，HfO₂折射率限制層的厚度為0.1-0.2nm，TiO₂折射率漸變層的厚度為0.4-0.5nm；

在第二組減反膜層中，HfO₂折射率限制層的厚度為0.1-0.2nm，TiO₂折射率漸變層的厚度為1.4-1.5nm；