红外探测系统在军民领域占据着越来越重要的地位，硫系玻璃在其中扮演着重要的角色。在光学系统中，采用非球面光学元件能减少系统的像散和像差，获得高质量的图像。因此，针对硫系玻璃基板的研究逐渐从平面结构发展到非球面构造。
国内外以平面硫系玻璃为基底的薄膜制备技术已经比较成熟，但在非球面硫系玻璃上镀膜还面临诸多问题，非球面硫系玻璃由于受到模压工艺的限制，往往存在车痕、表面粗糙、成形后残余应力大等问题，这些缺陷导致非球面硫系玻璃相较于平面硫系玻璃更容易出现膜－基结合性差、膜层脱落的问题。
许多研究讨论了平面硫系玻璃膜层脱落机理及解决方案，但对于非球面硫系玻璃基底薄膜制备工艺仍鲜有报道。根据已有研究结果，适用于平面硫系玻璃的薄膜工艺不能完全解决非球面硫系玻璃的脱膜问题，应进一步针对非球面硫系玻璃的脱膜问题进行研究。
据麦姆斯咨询报道，近期，长春理工大学付秀华教授课题组在《光学学报》期刊上发表了以“模压硫系玻璃元件红外增透膜的研制”为主题的论文。该课题组主要从事外探测器件光学薄膜的研究、晶体薄膜生长工艺研究、激光抗损伤薄膜技术及检测方法的研究、光学非球面元件的制造技术方面的研究工作。
针对红外探测系统无热化、高质量成像的需求，这项研究在非球面硫系玻璃基底制备3.7～4.8μm波段增透膜。根据试验要求选取黏结层材料，提高基板与薄膜之间的附着力；利用有限元分析法通过多物理场仿真软件，将温度场与热应力场相结合建立三维模型，分析非球面薄膜的应力分布情况。根据模拟结果对沉积工艺进行优化，采用温度梯度烘烤法降低硫系玻璃基底的热应力，并采用真空原位退火法释放沉积薄膜的应力，解决非球面镜的脱膜问题。所制备的薄膜可以通过MIL-C-48497A标准中的附着力、湿度、中度摩擦等测试，并在3.7～4.8μm波段的平均透过率为99.12%，满足红外探测系统的指标要求。
本研究选择Ge、ZnS、YbF3三种材料进行膜系设计，研究基底与膜料的物料特性，增加ZnSe材料作为黏结层，提高膜－基结合性，并通过COMSOL Multiphysics软件模拟不同温度场基底与薄膜的热应力变化，使用温度梯度烘烤法与真空原位退火法，减小镀膜时产生的热应力。该工艺解决了非球面硫系玻璃基底易脱膜的问题，可以广泛用于含硒和砷的非球面硫系玻璃镀膜。
上述研究获得国家重点研发计划（2017YEE0102900）、国家自然科学基金（11973040）的支持。
