导语
核心内容是关于近红外车载激光雷达高耐磨双层减反膜的研究。文章通过实验研究了溶胶凝胶法结合高温固化工艺制备的双层减反膜的光学性能和机械性能，并探讨了不同工艺参数对膜层性能的影响。以下是文章的核心内容概述：
背景知识
激光雷达在汽车自动驾驶领域具有重要的应用前景，尤其是工作波长为905 nm的激光雷达。然而，工业常用的磁控溅射减反膜存在耐磨性不足的问题，难以适应恶劣的户外环境。因此，研究者采用溶胶凝胶法结合高温固化工艺，为车载激光雷达减反膜提供了一种高耐磨、低成本的解决方案。
研究方法
溶胶制备：
TiO₂溶胶制备：通过实验探索了固化温度、盐酸浓度、弱酸性环境下的含水量对TiO₂薄膜折射率的影响。通过混合特定比例的试剂，搅拌、陈化后得到TiO₂镀膜液。
SiO₂溶胶制备：将正硅酸乙酯、盐酸、无水乙醇按一定比例混合，搅拌后加入异丙醇，继续搅拌并陈化，得到SiO₂镀膜液。
薄膜制备：
-采用旋涂方式镀膜，先在玻璃基底上旋涂TiO₂镀膜液，形成底层TiO₂薄膜，再旋涂SiO₂层，最后在650℃马弗炉中固化4分钟，得到双层TiO₂-SiO₂复合减反膜。
膜系设计：
使用TFCalc软件进行膜系设计，模拟复合薄膜在60°时的反射率曲线。
性能表征：
使用椭偏仪测量薄膜的折射率，紫外分光光度计测量透射率，激光粒度仪测试溶胶粒径，激光共聚焦显微镜拍摄薄膜表面形貌及测量粗糙度，光谱仪测量反射率，往复式磨耗试验机评估涂层的耐磨性，推车式铅笔硬度计评估涂层的硬度。
实验结果
TiO₂薄膜折射率的影响因素：
固化温度：随着固化温度的升高，TiO₂薄膜的折射率呈上升趋势，透射率呈下降趋势。400℃～500℃之间折射率变化较大，可能是因为TiO₂由锐钛矿结构转化为金红石结构。
盐酸浓度：折射率随盐酸浓度升高呈现缓慢上升趋势，这是因为氢离子浓度越大，胶粒的聚合速度越慢，固化后致密程度越高。
含水量：含水量的增加对折射率影响较小，但粒径呈微小的变大趋势。
双层薄膜的反射率：
通过不同底层固化方式制备的双层薄膜样品在905 nm波长处的反射率测试结果表明，入射角为15°时反射率最小为0.26%，入射角为60°时反射率最小为3.66%，均满足水平视角120°的激光雷达的光学需求。
双层薄膜的表面形貌与粗糙度：
650℃烧结4分钟的底层固化方式得到的薄膜表面最平整，粗糙度最小为0.005 μm，适合激光雷达减反膜。
双层薄膜的硬度与耐磨性：
薄膜铅笔硬度达到8H，最多能够承受8000次往复摩擦且无明显损伤，具有优良的适应恶劣环境的能力。
关键结论
双层减反膜性能：采用溶胶凝胶法制备的双层减反膜在905 nm波长处表现出优良的减反性能，入射角为15°时反射率小于1%，入射角为60°时反射率小于5%，粗糙度最低为0.005 μm，满足激光雷达的光学需求。
工艺参数影响：固化温度对TiO₂薄膜的折射率影响最大，含水量的影响最小。650℃烧结4分钟的底层固化方式综合性能最佳。
机械性能：薄膜具有高硬度和优良的耐磨性，能够适应恶劣环境。
结语
该研究为工作波长为905 nm的车载激光雷达提供了一种高耐磨、低成本的减反膜解决方案，通过优化工艺参数，制备出满足光学和机械性能要求的双层减反膜，具有重要的实际应用价值。
文献原文
