CrNiSiO2复合薄膜式光衰减片的制备与显微特征.pdfVIP

cr—bli／Si02复合薄膜式光衰减片的制备与显微特征 Cr—Ni／Si02复合薄膜式光衰减片的 制备与显微特征 汤卉，王凤春，张磊 (哈尔滨理工大学材料学院，哈尔滨150040) 摘要：为制备光衰减器的关键部件光衰减片，采用物理气相沉积法(PVD)中真空 烘烤电压和蒸镀时间对所镀材料的晶型、膜层厚度、膜层表观形貌、膜层与基体的结合程度 和膜层化学成分的影响。 表面最光滑，缺陷最少；工艺条件对晶型没有影响；膜层组织结构为纤维结构；膜材料与基 体形成复合材料从而附着性好；SiO：玻璃基体在真空室顶部任何位置对膜层性质没有影响。 关键词：光衰减片；蒸发镀膜；复合薄膜 1前言 光纤通信系统在正常运行过程中对传输的光波信号有着特殊要求：所需光信号应适度地 透过，不需波段的光波应被截止。要满足这样的技术要求，通常采用控制光功率和透光波长 来实现，而光功率和波长的调整主要由光学器件实现，如采用光衰减器【1“J、光滤波器等。 光衰减器是将传输的大功率光信号限制在功率上限阈值以下的光学器件，是光纤通信系统必 不可少的无源器件。光衰减器有多种，光衰减片【4q3是核心元件，其制备方法研究尚处于探 索中。本研究课题拟采用真空蒸镀法【9tl刨制备一种光学衰减片并讨论其显微结构对衰减片性 能的影响。基片为SiO：玻璃，固态膜料[1”选择镍、铬，所得光衰减片是一种金属／玻璃复 论，得到所需性能光衰减片。 2实验与研究方法 2．1实验方案设计 本实验设计为五组，每组需制备4个试样，一共制备20个试样。每组样品均在不同工 艺条件下完成，实验参数见下表。 213 复合材料探索与求实 2．2实验设备 DM一300B型真空镀膜机，由真空镀膜室、真空抽气及测量系统、水冷系统、电路控制 系统四部分组成。 2．3光衰减片制备工艺流程 2．3．1镀膜前玻璃片的预处理 实验是以玻璃片作为基片，在镀膜之前要先清洗玻璃片¨引。 2．3．2光衰减片试制操作过程 将载玻片进行表面处理后烘干，然后放入真空镀膜机的真空镀膜室中，将处理好的铬／ 镍粉放人蒸发源——钼舟中，然后对钟罩及系统抽真空，当真空度达到要求时，加热熔化膜 材料，进行蒸镀而形成蒸镀膜层，工艺流程见图1。 载玻片—+装料——◆抽真空—+预热基板镀料——}蒸镀—取件 图1光衰减片工艺流程 2．4研究方法 2．4．1XRD物相分析 试样的物相分析在Y500型x射线衍射仪上进行，采用镍靶。所得XRD曲线与相应金 属相的标准图谱相比对，以确定晶格堆积类型。 2．4．2试样SEM观察 在Philips公司生产的FEISirion300型扫描电镜下进行观察，分析试样的表观形貌、元 素分析以及基体与膜材料的结合程度，扫描电镜加速电压为2kV。 3实验结果与讨论 3．1 XRD物相分析 查XRD标准图谱知：铬有两种堆积形式，一是体心立方，二是简单立方。由等径球体 堆积可知，体心立方的堆积系数比简单立方的要大，从而可知体心立方要比简单立方稳定。 从图2到图7铬的峰位与标准图谱对照，实验所得镀铬的晶格结构与体心立方堆积图谱 接近，衍射角基本相同，层间距d值比标准的稍有增大，这可能因为原料铬不纯，而且杂质 214 cr—Ni／Si02复合薄膜式光衰减片的制备与显微特征 图2第一组中第一个XRD图谱(5为铬的峰位) 双轴联动(deg．) 图3第一组第二个XRD图谱(6为铬的峰位) 215 复合材料探索与求实 双轴联动(deg．)