轻质反射镜的制备方法及应用

　　0　引言

　　反射镜是反射入射光的器件，由基体和反射膜构成。随着近代光电应用技术和成像技术的发展，特别是激光、红外、制导、稳像技术在光电和成像系统的应用，对反射器件的材料、性能、均匀性、稳定性、结合程度等提出了新的更高的要求。从材料学的角度，为保证反射镜在工作和加工条件下的结构稳定性，并考虑到光电和成像系统轻量化，要求反射镜材料应具有密度低、弹性模量高、热膨胀系数低、热导率高，且各性能均要求各向同性。在工艺性方面，要求工艺简单、成本低、质量稳定、可操控。为了减小反射镜的质量，提高性能，经过几十年的发展，反射镜轻量化已经逐步形成了多样化的格局，出现了不同材料、不同结构形式及不同方法制备的轻质反射镜，这些轻质反射镜在天文观察、空间遥感、高功率激光技术和红外制导等领域获得了初步应用[1-10]。

　　本文对国内外轻质反射镜的制备现状进行了总结，对几种发展前景比较看好的轻质反射镜的制备方法及应用进行了重点介绍，分析了这些制备方法的优缺点，最后对轻质反射镜的制备方法和应用前景进行了展望。

　　1　轻质反射镜的分类、应用与制备方法

　　轻质反射镜的种类繁多，发展前景较好的有玻璃基轻质反射镜、SiC基轻质反射镜、SiC复合材料基轻质反射镜、金属基轻质反射镜和复合型轻质反射镜。对应于上述轻质反射镜的分类适合于不同类型的制备方法，综合归纳见表1.

　　由表1可见，适合制备玻璃基轻质反射镜的制备方法有机械钻孔减重法[9]、浇铸成型法[9]和高温熔接法[9]，适合于制备SiC基轻质反射镜的制备方法有普通烧结SiC法[11，12]、热(等静)压烧结 SiC 法[11，13]、反应烧结 SiC 法[11，14]、化学气相沉积 SiC 法[11，15-19]和多孔泡沫 SiC 法[11，20，21]，适合于制备SiC复合材料基轻质反射镜的方法有液相硅浸渍方法(LSI)[22，23]、化学气相渗透法 (CVI)[24-26]和先驱体转化法(PIP)[26，27]，适合于制备金属基轻质反射镜的方法为复制法[3，28-30]，适合于制备复合型轻质反射镜的方法为烧结法[31，32]。下面将针对各种类型的轻质反射镜在其制备方法和应用方面展开介绍。

　　1.1玻璃基轻质反射镜

　　玻璃基轻质反射镜[9，33]是以玻璃质材料为基体，在其表面镀覆反射膜制成(如图1和图2所示)。玻璃是制作反射镜的传统材料，密度适中，抛光性能优越，可以加工出光学性能优良的反射镜面。最具代表性的是微晶玻璃，它的热膨胀系数极低[34]，既能做重达几吨的块材，又可做很小的元器件。由于玻璃优异的光学性能和能制备大型反射镜的优点，所以现代的轻质反射镜中，玻璃基轻质反射镜占主导地位，尤其是在天文光学领域，它是无可替代的，而且在民用太阳能聚光镜方面应用也很广泛[9]。