基于金属光子晶体的透明屏蔽膜

金属网栅和氧化铟锡(ITO)等透明导电膜是实现电磁屏蔽和可视兼容的常用材料,但其屏蔽和可见光透射率受到了很大的限制。通过解决屏蔽、导电与可视性能相互制约的矛盾,可有效提高电磁屏蔽与可视性能的兼容性。为此,报道了一种金属光子晶体透明膜。采用磁控溅射制备了ITO/Ag为周期的金属光子晶体透明膜,研究了周期结构对样品屏蔽效能、透射率和方阻的影响。研究表明,随着单位周期金属膜厚的增加,可见光600~800 nm波段透射率降低10%以上,可见光透射光谱变窄。同时400~600 nm波长范围内透射率并没有随金属膜厚的增加而降低,甚至升高。随着单位周期金属膜厚增加,微波频段的屏蔽效能相应提高,方阻相应降低。实验证实:光子晶体膜的屏蔽效能与光子晶体中总金属膜厚不存在明确的因果关系,而是与"金属-电介质"的纳米周期结构相关。制备了一种屏效高达70dB,方阻低达2.1Ω,透射率大于50%的光子晶体膜。     

基于PET基底透明屏蔽膜的制备研究

为满足光学器件透红外屏蔽电磁波的要求,在PET柔性基底上制作了金属网栅透明屏蔽膜.分析网栅参数对其屏蔽效率及透过率的影响,选取结构参数.针对PET基底的柔性特点及其热稳定性,经试验研究优化光刻工艺中的提拉速度、烘烤时间及温度等参数,从而得到高质量的图形结构.采用磁控溅射法制备透明屏蔽膜,通过优化溅射功率、溅射气压等参数使膜/基结合更牢固.最后得到线宽为3μm、周期为250μm的金属网栅透明屏蔽膜.采用分光光度计测得其在300~2 200nm波段的平均透过率为77%;采用屏蔽室法测得其在2~18GHz频段的电磁屏蔽效率为12dB以上.     

光学窗口电磁屏蔽性能分析与验证

为分析不同基底材料光学窗口电磁屏蔽性能,以Kohin的等效薄膜模型为基础,考虑电磁波在材料2个界面中的多次反射和折射,得到电磁波界面反射系数,利用matlab编写程序计算相同网栅、不同厚度、不同材料的屏蔽效率曲线,分析了厚度和材料对光窗屏蔽效率的影响。为验证仿真数据的准确性,在ZnS基底上制作了周期为500 μm、线宽为15 μm,电阻≤20 Ω的测试样片,测试其在8 GHz～18 GHz频段的电磁屏蔽效能。通过对比可看出:测试与理论计算数据较符合,误差约为2 dB～4 dB,计算数据可以预估光学窗口电磁屏蔽性能,为后续的设计工作提供参考。     

二维光栅与周期性缝隙阵列组合薄膜结构的杂散光抑制

传统方格型二维光栅与周期性缝隙阵列的组合薄膜结构具有雷达和光学波段双带通的电磁特性. 但由于其杂散光能量集中分布而严重制约它在高精度探测以及成像领域中的应用. 本文提出了一种全新的组合薄膜结构, 即由满足一定约束条件的圆孔型二维光栅和十字缝隙阵列构成. 基于Fraunhofer衍射理论建立组合薄膜结构标量衍射模型, 通过对比两种组合薄膜结构的衍射光分布, 理论分析与实验测试均表明: 圆孔型光栅与十字缝隙阵列组合薄膜结构不仅能够提高其光学透过率, 而且还使其杂散光分布均匀, 降低了其杂散光总比率, 从而有效抑制杂散光, 进一步增强了二维光栅与周期性缝隙阵列组合薄膜结构在实际光学系统中的可靠性. 关键词： 二维光栅 组合薄膜结构 衍射光强 杂散光     

基于ZnS金属网栅制作工艺的改进

为了制作基于ZnS的对雷达波高效电磁屏蔽的金属网栅,采用了一种新型的先胶后镀的光刻复制工艺。但在制作过程中,发现影响金属网栅成品率的主要因素为ZnS材料的颜色,即由于多晶ZnS的颜色和所用光刻胶的颜色相似,很难判断网栅是否显影彻底,进而影响真空镀膜过程中金属网栅膜的形成。结合金属网栅的制作工艺,通过采用镀一层过渡膜的方式,即采用镀膜、涂胶、显影、腐蚀、镀膜、去胶、腐蚀的工艺,有效地解决了ZnS颜色带来的影响。实验表明,采用该工艺一次性成功制作出线宽为8μm、周期为400μm的金属网栅。该工艺使基于ZnS金属网栅的成品率在90%以上。     

基于ZnS金属网栅制作工艺的改进

为了制作基于ZnS的对雷达波高效电磁屏蔽的金属网栅,采用了一种新型的先胶后镀的光刻复制工艺。但在制作过程中,发现影响金属网栅成品率的主要因素为ZnS材料的颜色,即由于多晶ZnS的颜色和所用光刻胶的颜色相似,很难判断网栅是否显影彻底,进而影响真空镀膜过程中金属网栅膜的形成。结合金属网栅的制作工艺,通过采用镀一层过渡膜的方式,即采用镀膜、涂胶、显影、腐蚀、镀膜、去胶、腐蚀的工艺,有效地解决了ZnS颜色带来的影响。实验表明,采用该工艺一次性成功制作出线宽为8 μm、周期为400 μm的金属网栅。该工艺使基于ZnS金属网栅的成品率在90%以上。     

频率选择表面结构的电子系统K/Ka波段电磁屏蔽分析

电子设备和无线技术不断向K/Ka波段发展以及电子系统集成度的不断提高给电子系统的电磁屏蔽设计带来了严峻挑战。提出一种将频率选择表面（FSS）用于电子系统屏蔽的新方法,可以替代传统散热孔阵,在满足通风散热性能的同时确保电子系统在5G毫米波段的电磁屏蔽性能。基于金属腔中心点屏蔽效能和全局屏蔽效能,分析了FSS孔阵排布方式、电磁波极化与入射角度对金属外壳电磁屏蔽效能（SE）的影响。结果表明:FSS孔阵排布方式对金属腔屏蔽性能的影响较小,并且SE不受入射电磁波极化方式影响;含FSS通风孔阵的金属外壳在23.0～25.5 GHz范围内屏蔽效能约为30 dB,比含传统散热孔阵金属腔屏蔽效能提高15 dB。     

光学透明频率选择表面的设计研究

以氟化镁为基底材料, 采用基底、金属网栅与频率选择表面一体化设计方法设计了一种雷达波与光学波段双带通的结构. 利用模式匹配法对设计结构的传输特性进行了仿真研究, 并将设计结果与制备样件的测试结果进行了对比分析. 结果发现: 采用一体化设计的方法设计光学透明频率选择表面, 不仅能够快速得到电场基函数而且还能够准确预估其谐振尺寸, 从而在提高计算效率的同时避免了模式互作用零点的出现. 采用一体化设计方法获得了具有稳定滤波特性的光学透明频率选择表面, 为雷达/红外双模制导头罩的电磁屏蔽技术和隐身技术提供了一种有效技术方案. 关键词： 复合制导 频率选择表面 金属网栅 一体化设计     

红外透明导电金属网栅薄膜

介绍了一种既高效透过红外光 ,同时又能有效屏蔽电磁干扰的金属网栅薄膜的基本原理和制备工艺。分析了网栅参数对其光学及电磁性能的影响。介绍了利用光刻和镀膜技术 ,在红外基片上制作线条宽度小于 10 μm ,周期约 35 0 μm的金属网栅。     

单层元胞结构金属泡沫的透射特性

本文构建了开孔泡沫铝的简化几何模型,并利用有限积分法模拟了具有单层元胞结构的金属泡沫材料在线性极化平面波垂直入射情况下的透射率。基于菲涅耳-基尔霍夫衍射理论分析了孔隙率、孔径尺寸、材料厚度和骨架结构对金属泡沫材料辐射特性的影响。当尺度参数较大时,金属泡沫材料的固相支架结构满足良导体条件,宏观电磁屏蔽效应显著,金属泡沫材料呈现"非透明"性质。随着入射电磁波波长逐渐接近于孔径尺寸,散射效应越来越显著,金属泡沫材料的"半透明"性质开始显现,不同孔隙率的金属泡沫材料的透射率以相近的规律随波长变化。随着波长的进一步减小,衍射效应对于金属泡沫材料透射特性的影响逐渐占据主导地位,采用菲涅耳-基尔霍夫衍射理论可以较好地描述透射能流在孔隙结构内的分布。当衍射效应占据主导地位时,对于相同孔隙率金属泡沫材料,孔径尺寸对衍射光学行为影响不大,而材料厚度、孔隙率和骨架结构会显著影响金属泡沫材料的透射率。     

屏蔽电磁波和红外的激光滤光片研制

为了研制具有高效电磁屏蔽功能的反红外、透1064nm激光的滤光片,基于金属薄膜诱导理论和多层薄膜的干涉原理,设计了诱导滤光膜的膜系结构,并讨论了金属Ag薄膜厚度误差对滤光片光谱性能的影响。采用离子束辅助沉积的方式制备膜系中的介质薄膜,采用离子束溅射方式制备了金属Ag薄膜;利用放大膜厚控制误差的方法,精确地监控薄层金属Ag膜的沉积厚度,同时避免了Ag膜被氧化。通过工艺实验,制备的滤光片在1064nm激光波长的透射率达到88%以上、中长波红外波段反射率达90%以上,对18～36GHz电磁波屏蔽效能达到23dB以上,具有良好的中长波红外及电磁波屏蔽功能。     

Analyzing stray light on line structures of different critical dimensions based on Kirk test

采用Kirk测量法的杂散光模型研究了杂散光在不同线宽结构上杂散光的光强变化,通过图像对比度分析了杂散光对不同线宽结构的影响.基于Matlab软件仿真分析表明:线宽一定时,线条越稀疏,图像对比度越低,杂散光对成像图形分辨力的影响越大;线条线间比一定时,线宽尺寸越小,图像对比度越低,杂散光对成像图形分辨力的影响也越大.所以杂散光对线宽较小并且线条稀疏空间结构所成的图形造成的影响较大.     

共形光学系统瞬时视场外杂散光的分析及处理

针对空间成像光学系统的像质容易受到瞬时视场外杂散辐射的影响,利用杂散光分析软件建立一个共形光学系统光学机械结构模型,并对其进行反向光线追迹,从而确定出该系统中对瞬时视场外杂散辐射光的聚集贡献较大的关键表面及视场外杂散辐射光的主要传递路径.采用在系统中加入多级挡光环辅助结构的方式获得了100%的瞬时视场外杂散光屏蔽效果.该设计方案具有简单易行的特点.     

空间外差拉曼光谱仪的光栅多级衍射杂散光分析与抑制方法

光栅的多级衍射杂散光对空间外差拉曼光谱仪的成像质量具有重要影响。为了提高其成像质量,使光谱特征更准确,针对空间外差拉曼光谱仪中光栅产生的多级衍射杂散光进行分析与抑制研究。依据光学传递理论,利用ASAP软件对空间外差拉曼光谱仪中光栅产生的多级衍射杂散光进行仿真与分析,利用挡板、光阑和光学陷阱等方法设计了能够抑制-2.5°～2.5°视场范围内杂散光的结构。结果表明:光栅产生的多级衍射杂散辐射比由4.996×10~(-3)降到了1.57×10~(-8),设计的结构对空间拉曼光谱仪系统内因光栅产生的多级衍射杂散光具有良好的抑制效果,有效提高了系统的成像质量。     

激光直写方法制作透明导电金属网栅

介绍了利用激光直写光刻技术在200mm×200mm基片上制作线宽为5μm,周期为350μm的红外透明导电金属网栅的工艺过程,对激光直写光刻技术和机械刻划掩模接触光刻制作金属网栅结构的两种方法进行了比较,给出了激光直写制作金属网栅的优点.     

中等导电性材料覆盖的金属腔体的电磁屏蔽效能研究

基于传输线和波导理论, 提出了一种用于计算覆盖中等导电性材料的金属腔体电磁屏蔽效能的解析理论模型, 并通过和全波电磁模拟结果的比较检验了该模型的有效性. 计算分析了屏蔽体屏蔽效能的位置效应和谐振效应. 建议了一种评价导电材料电磁屏蔽效能的方法, 能很好的削弱谐振效应和位置效应的影响, 直接反映出材料本身的电磁屏蔽效能. 关键词： 电磁屏蔽 导电材料 金属腔体 屏蔽效能     

环形器噪声对激光干涉测量系统影响分析

本文提出一种光学环形器噪声评价指标,介绍激光外差干涉原理。通过建立典型环形器在激光干涉系统位移测量中的噪声传递模型并结合环形器的噪声来源,分析和论证环形器非线性误差系数与杂散光相位对系统位移测量误差的影响,提出以环形器方向性为环形器噪声评价指标的误差评价方法,通过数值仿真验证其适用性。针对环形器噪声的主要来源,基于理论分析模型设计并研制一种点衍射空间光环形器。搭建验证系统并与商用典型环形器进行对比,点衍射空间光环形器方向性达到129 dB,较商用典型环形器提高66 dB,实现较高精度的目标位移测量。     

环氧树脂基碳纳米复合电磁屏蔽材料研究

基于碳纳米材料有序结构优异的结构与功能特点,研究了其在新型电磁防护材料中的应用,结合环氧树脂与碳纳米有序结构在电磁屏蔽效能和力学性能方面表现出的显著优势,论述了环氧树脂基碳纳米管复合电磁屏蔽材料和碳纳米管有序纳米结构研究,通过电磁仿真优化设计构筑三维导电网络结构,得出8~12 GHz电磁波段屏蔽效能≥82.96 dB的理想结构模型,为环氧树脂基碳纳米复合电磁屏蔽材料研究开发提供了指导,有利于该新型电磁屏蔽材料在国防、国民经济各领域的应用。     

红外探测器窗口和光学镜头镀膜技术

红外探测器问世以来,为配合窗口和透镜的制备。红外波段镀增透膜技术得到了蓬勃发展.红外波段应用的大多数材料是Ge,Si,PdTc,ZnSe和各种红外玻璃.这些材料折射率高反射损失大.举Ge片为例。其ns=4,表面反射损失Ra=36%,与常用冤牌玻璃(n=l.52 Ra=4.2%)相比,约高十倍.这种表面反射损失降低了透射率和增加了光学系统杂散光的影响.在光学系统中,当光学零件增多时。上述影响特别严重.但是在零件表面镀增透膜后就可克服上述缺点.图1给出锗和玻璃零件表面镀膜前和后,系统总透射率Tm与零件数N的关系.单个Ge零件未镀膜时,Ts=47%;镀SiO后,T=99%.…     

侧面遮拦式日晕光度计的杂散光理论分析

提出了一种侧面遮拦结构的日晕光度计,在镜筒内通过设置多层挡板结构逐层抑制处于内视场的挡板边缘衍射光,同时采用倾斜布置的上挡板结构抑制处于外视场的入射窗口边缘衍射光和侧壁散射光.建立数学模型对这些杂散光抑制挡板进行了仿真计算,结果表明,优化各挡板的几何参数后,日晕光度计的设计视场可达3.5～10个太阳半径,视场内的杂散光水平均可低于10-8平均太阳亮度.相对于高山天文台的日晕光度计在4～8个太阳半径的视场内总杂散光达到10-2平均太阳亮度,该日晕光度计扩展了可观测视场,并使杂散光抑制提高了一个量级.