【摘要】：隨著大氣環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)重,準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)獲取環(huán)境組分信息十分重要。光譜探測(cè)技術(shù)是大氣探測(cè)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(duì)光譜探測(cè)器的探測(cè)精度與響應(yīng)靈敏度要求越來(lái)越高。作為紫外-紅外集成探測(cè)器的關(guān)鍵元件,高性能的光學(xué)薄膜是實(shí)現(xiàn)其功能的重要保障。本文對(duì)深紫外到近紅外寬波段增透膜進(jìn)行研制,根據(jù)材料的光學(xué)性質(zhì)、物理機(jī)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(jì)理論,利用膜系設(shè)計(jì)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(píng)價(jià)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(píng)價(jià)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(guò)改變靈敏層的厚度,解決膜系結(jié)構(gòu)出現(xiàn)薄層的問(wèn)題,降低制備難度。在薄膜制備過(guò)程中,優(yōu)化電子束蒸發(fā)工藝,研究離子源工作氣體對(duì)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(duì)不同工藝條件下膜層厚度進(jìn)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(jì)量比,提高了薄膜穩(wěn)定性。逆向反演分析實(shí)測(cè)光譜曲線(xiàn)結(jié)果,分析光譜曲線(xiàn)偏差原因,對(duì)高靈敏度膜層厚度單獨(dú)修正,降低殘余蒸鍍對(duì)光譜影響。分析深紫外波段產(chǎn)生吸收的原因,對(duì)比不同迭代次數(shù)的實(shí)際制備結(jié)果,確定最終工藝參數(shù)。經(jīng)光譜測(cè)試,在200~900nm波段,雙面鍍膜平均透射率為95.8%,實(shí)現(xiàn)了寬波段增透效果。經(jīng)過(guò)環(huán)境測(cè)試,薄膜性能穩(wěn)定滿(mǎn)足使用要求。
【圖文】：

.1 研究背景及意義隨著環(huán)境污染的問(wèn)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(cè)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(mǎn)足高靈敏度、高分辨率、快速響應(yīng)、實(shí)時(shí)探測(cè)等要求制應(yīng)用在光譜探測(cè)系統(tǒng)中的高性能光學(xué)薄膜尤為重要。光譜探測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展推動(dòng)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(cè)器。目前我國(guó)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(wèn)題意義重大析環(huán)境監(jiān)測(cè)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(yàn)證環(huán)境動(dòng)態(tài)模型、了解當(dāng)前環(huán)境狀態(tài)、預(yù)測(cè)今后環(huán)境變化具有十分重要學(xué)意義。環(huán)境監(jiān)測(cè)中觀測(cè)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(cè)的不斷提升、探測(cè)需求越來(lái)越廣，探測(cè)器朝著多波段集成化方向發(fā)展，探測(cè)譜段越寬，對(duì)寬波段光學(xué)薄膜的要求也越來(lái)越高。

應(yīng)用光譜響應(yīng)范圍為 190~1150nm 的硅光伏探測(cè)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(diǎn)[11]；2004 年，D. Starikov 等人成功研制出疊層式紫雙色集成探測(cè)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(cè)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(cè)器向集成化發(fā)展的背景下，為進(jìn)一步提高探測(cè)系統(tǒng)的探測(cè)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(shí)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(lèi)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(jiàn)光薄膜、紅外薄膜；按照實(shí)際用途，可分為透明導(dǎo)電膜、透明電磁波、硬化膜、光學(xué)補(bǔ)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(lèi)薄膜廣泛應(yīng)用于各個(gè)工程生產(chǎn)領(lǐng)域，如圖 1.2 所示。
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)春理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：O484.41

【參考文獻(xiàn)】

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

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

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