近日，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所薄膜光學(xué)實(shí)驗(yàn)室通過(guò)水浴處理電子束Al2O3薄膜的方法制備，并研究了一種寬帶減反射激光薄膜。相關(guān)研究成果發(fā)表在《光學(xué)材料快報(bào)》（Optical Materials Express）上。

具有漸變折射率的寬帶減反薄膜在多個(gè)領(lǐng)域具有應(yīng)用需求。常見(jiàn)的制備方法包括采用多層減反射薄膜設(shè)計(jì)、引入傾斜沉積薄膜以及使用生物仿真納米結(jié)構(gòu)等，但這些方法難以兼具寬帶與低反射率，或制備工藝復(fù)雜，成本較高，難以進(jìn)行大尺寸元件的應(yīng)用。Al2O3薄膜曾被報(bào)道過(guò)在高溫水浴中具有化學(xué)不穩(wěn)定性，通過(guò)處理后能夠形成漸變折射率的隨機(jī)微結(jié)構(gòu)，獲得寬帶減反的特性。

該研究中，研究人員采用電子束蒸發(fā)技術(shù)制備了Al2O3薄膜，研究了水浴處理時(shí)間對(duì)Al2O3薄膜微觀結(jié)構(gòu)和減反性能的影響。結(jié)果表明，在90℃去離子水中處理7分鐘的Al2O3薄膜在350~1100 nm波段范圍內(nèi)表現(xiàn)出優(yōu)異的寬帶減反性能，雙面鍍膜樣品在350~1100 nm波段范圍內(nèi)的平均透過(guò)率約為98.8%。基于遺傳算法的擬合結(jié)果表明，Al2O3薄膜經(jīng)水浴處理后呈現(xiàn)出拋物線形的折射率分布。該減反射薄膜在1064 nm的激光損傷閾值為23.9 J/cm2（脈寬12 ns），表現(xiàn)出在高功率激光領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。該成果有望為寬帶減反射激光薄膜的制備方式提供新思路。

研究工作獲得國(guó)家自然科學(xué)基金委、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)基金、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)等的支持。

雙面鍍Al2O3薄膜樣品經(jīng)7分鐘水浴處理后的增透性能示意圖。（a）水浴處理樣品與空白石英基底的透射率曲線；（b）空白石英基底（左）與水浴處理樣品（右）的實(shí)拍照片