【摘要】：隨著大氣環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重,準(zhǔn)確監(jiān)測獲取環(huán)境組分信息十分重要。光譜探測技術(shù)是大氣探測的有效手段,目前朝著多波段融合、多領(lǐng)域應(yīng)用方向發(fā)展,對光譜探測器的探測精度與響應(yīng)靈敏度要求越來越高。作為紫外-紅外集成探測器的關(guān)鍵元件,高性能的光學(xué)薄膜是實現(xiàn)其功能的重要保障。本文對深紫外到近紅外寬波段增透膜進行研制,根據(jù)材料的光學(xué)性質(zhì)、物理機械特性及折射率匹配性,篩選出合理的薄膜材料與基底材料,選擇Al_2O_3和AlF_3作為高低折射率材料,JGS1作為基底材料�；谠鐾改ぴO(shè)計理論,利用膜系設(shè)計軟件,分析初始膜系迭代次數(shù)與平均透射率的關(guān)系,選擇合理的迭代次數(shù);在容差型評價基礎(chǔ)上,綜合考慮膜層厚度與光譜性能的要求,建立新型評價函數(shù);采用變尺度法與隧道方法相結(jié)合的優(yōu)化方法,通過改變靈敏層的厚度,解決膜系結(jié)構(gòu)出現(xiàn)薄層的問題,降低制備難度。在薄膜制備過程中,優(yōu)化電子束蒸發(fā)工藝,研究離子源工作氣體對材料光譜性能及折射率的影響,選擇石英晶振法監(jiān)控薄膜厚度,對不同工藝條件下膜層厚度進行修正,研究高溫退火工藝方法,改善了薄膜聚集密度與化學(xué)計量比,提高了薄膜穩(wěn)定性。逆向反演分析實測光譜曲線結(jié)果,分析光譜曲線偏差原因,對高靈敏度膜層厚度單獨修正,降低殘余蒸鍍對光譜影響。分析深紫外波段產(chǎn)生吸收的原因,對比不同迭代次數(shù)的實際制備結(jié)果,確定最終工藝參數(shù)。經(jīng)光譜測試,在200~900nm波段,雙面鍍膜平均透射率為95.8%,實現(xiàn)了寬波段增透效果。經(jīng)過環(huán)境測試,薄膜性能穩(wěn)定滿足使用要求。
【圖文】：

.1 研究背景及意義隨著環(huán)境污染的問題日益加劇，精準(zhǔn)監(jiān)控獲取大氣信息的要求被廣泛提及[1-2]。光譜探測技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)代科技手段可準(zhǔn)確得到環(huán)境參數(shù)。在空間環(huán)境、軍事偵察感及生產(chǎn)生活等領(lǐng)域[3-6]，為滿足高靈敏度、高分辨率、快速響應(yīng)、實時探測等要求制應(yīng)用在光譜探測系統(tǒng)中的高性能光學(xué)薄膜尤為重要。光譜探測技術(shù)的不斷發(fā)展推動了光學(xué)薄膜向更寬波段、更高性能方向發(fā)展。本制的 200~900nm 波段增透膜應(yīng)用于大氣環(huán)境探測器。目前我國面臨嚴(yán)峻的大氣污力，如圖 1.1 所示，研究區(qū)域大氣復(fù)合污染、全球氣候變化等環(huán)境問題意義重大析環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，需要了解大氣成分及變化，準(zhǔn)確分析環(huán)境中各成分的分布原理建立和驗證環(huán)境動態(tài)模型、了解當(dāng)前環(huán)境狀態(tài)、預(yù)測今后環(huán)境變化具有十分重要學(xué)意義。環(huán)境監(jiān)測中觀測目標(biāo)信息眾多復(fù)雜，主要為微量大氣成分，如臭氧、二氮、水汽、氣溶膠、甲烷、硝酸等，特征譜段盡不相同[7-8]。隨著材料科學(xué)與探測的不斷提升、探測需求越來越廣，探測器朝著多波段集成化方向發(fā)展，探測譜段越寬，對寬波段光學(xué)薄膜的要求也越來越高。

應(yīng)用光譜響應(yīng)范圍為 190~1150nm 的硅光伏探測器，具有紫外響應(yīng)性能良好，，射區(qū)的復(fù)合電流低等特點[11]；2004 年，D. Starikov 等人成功研制出疊層式紫雙色集成探測器，光譜響應(yīng)范圍為 250~1100nm[12]；2015 年，劉翌寒等人成功日盲紫外-近紅外雙色探測器，其紫外響應(yīng)峰為 263nm，紅外響應(yīng)峰為 1150nm[1同波段的探測器向集成化發(fā)展的背景下，為進一步提高探測系統(tǒng)的探測精度、、響應(yīng)速度，研制深紫外到近紅外寬波段的增透膜有很重要的實際意義。增透膜的研究現(xiàn)狀光學(xué)薄膜根據(jù)不同性質(zhì)及用途，分類的方式也不同。按照光譜性能，光學(xué)薄膜為增透膜、高反射膜、分光膜、濾光膜、偏振膜等；按照光譜范圍，光學(xué)分為膜、可見光薄膜、紅外薄膜；按照實際用途，可分為透明導(dǎo)電膜、透明電磁波、硬化膜、光學(xué)補償膜等[14]。目前光學(xué)薄膜被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代光學(xué)、光電子學(xué)、光學(xué)工程及其相關(guān)的科學(xué)技，如航天航空、激光技術(shù)、能源技術(shù)、通信技術(shù)、半導(dǎo)體器件、生物與醫(yī)療技各類薄膜廣泛應(yīng)用于各個工程生產(chǎn)領(lǐng)域，如圖 1.2 所示。
【學(xué)位授予單位】：長春理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：O484.41

【參考文獻】

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1 劉豪杰;趙毅;文瑤;孫紅;李民贊;Zhang Qin;;基于多波段光譜探測儀的玉米冠層葉綠素含量診斷[J];農(nóng)業(yè)機械學(xué)報;2015年S1期

2 劉翌寒;曹偉;李紹娟;李洋;孫世闖;付凱;陳長清;張寶順;;一種基于AlGaN和石墨烯的紫外-紅外雙色探測器[J];發(fā)光學(xué)報;2015年10期

3 付秀華;潘永剛;劉冬梅;張靜;熊仕富;;光譜探測中的超寬帶減反射膜[J];光子學(xué)報;2015年08期

4 劉灝;時家明;程立;王啟超;;遠距離爆炸物探測技術(shù)[J];激光與紅外;2015年07期

5 杜小弟;唐躍;劉德長;李昭;王海達;;航空高光譜探測技術(shù)在準(zhǔn)噶爾盆地東部地區(qū)油氣調(diào)查中的應(yīng)用[J];中國地質(zhì);2015年01期

6 崔瀟;陶春先;洪瑞金;張大偉;;離子束輔助及退火后處理對氦-鎘激光器反射鏡輸出功率的影響[J];中國激光;2013年11期

7 時光;梅林;高勁松;張立超;張玲花;;離子束濺射、熱舟和電子束法制備深紫外LaF_3薄膜[J];激光技術(shù);2013年05期

8 陳京湘;崔碧峰;丁穎;計偉;王曉玲;張松;凌小涵;李佳莼;馬鈺慧;蘇道軍;;離子輔助沉積電子束蒸發(fā)Si基SiO_2薄膜的研究[J];半導(dǎo)體光電;2013年04期

9 曲鋒;朱華新;劉桂林;李帥;孫強;;基于ZF6基底的可見光寬譜帶高性能增透膜[J];中國光學(xué);2013年04期

10 王紅偉;華燈鑫;王玉峰;高朋;趙虎;;水汽探測拉曼激光雷達的新型光譜分光系統(tǒng)設(shè)計與分析[J];物理學(xué)報;2013年12期

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