【摘要】：隨著光學事業(yè)的不斷發(fā)展,紫外探測技術(shù)以其獨特的優(yōu)勢逐漸走進人們的視野,并開始朝著全方位、高標準的方向發(fā)展,而濾光片作為紫外探測系統(tǒng)中重要的一環(huán),發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。為了滿足紫外探測系統(tǒng)的使用需求,本課題研究了一種紫外濾光膜,該濾光膜能滿足深紫外波段高反射,近紫外到可見光波段高透射的技術(shù)要求�；诠鈱W薄膜設計理論,選取Al_2O_3、AlF_3作為高低折射率材料,在JGS1基底上完成了膜系設計。通過采用雙面拆分法解決了單面膜層過厚的問題,通過實驗對比驗證了離子輔助沉積技術(shù)對薄膜材料在深紫外波段的影響,采用透射率輪廓法擬合了材料的光學常數(shù),通過反復實驗優(yōu)化了沉積工藝參數(shù),通過對實驗測試結(jié)果和理論設計的對比分析,建立了膜層厚度與電子束蒸發(fā)特性的函數(shù)關(guān)系,借助膜系設計軟件模擬了誤差對光譜的影響。通過對工藝的改進有效提高了濾光膜的技術(shù)指標,最終制備的濾光膜在200~270nm波段平均反射率為77.96%,在290~700nm波段平均透射率為96.29%,滿足探測系統(tǒng)使用需求。
【學位授予單位】：長春理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN23;O484.41
【圖文】：

“光學老又新，前程端似錦”，光學薄膜的發(fā)展歷程是這句話的真實寫照。光學薄膜以光的干涉效應為理論依據(jù)，能夠滿足各種各樣的光譜需求。例如：降低基片表面反射率以提高光學系統(tǒng)透過率的增透膜；提高基片表面反射率以降低光能損失的高反射膜；在某波段實現(xiàn)高反射、低透射，而在相鄰波段實現(xiàn)低反射、高透射的干涉截止濾光膜；將光能按一定比例透射和反射的分光膜等[1]。光學薄膜憑借著得天獨厚的特點廣泛應用到形形色色的裝置中，發(fā)揮著無與倫比的作用。如：在航空航天方面，空間飛行器的太陽能電池板上配有的濾光膜，能有效阻隔紅外區(qū)的有害熱量，同時又不會影響可見與近紅外光的輻射[2]；新一代氣象衛(wèi)星中的帶通濾光片提高了光譜信噪比，進而提高了對目標的探測與識別能力[3]。在軍事方面，應用在紅外探測器中的濾光膜，能夠幫助其探測到發(fā)出大量熱能的導彈，探測飛機的行蹤；在惡劣環(huán)境下工作的傳感器、鏡頭、窗口等器件表面鍍制的保護膜，達到了耐風沙雨水、耐高低溫、耐腐蝕等目的[4]。在日常生活方面，眼鏡片表面鍍制的增透膜，大大降低了鏡片表面的反射，避免了虛像的出現(xiàn)，提高了景象的清晰度和使用者的舒適度；攝像機表面的增透膜，使得拍攝出來的影像，更加反映出大自然最真實的美感[5]。光學薄膜的應用如圖 1.1 所示。

紫外探測得到廣泛關(guān)注[6-7]。由于大氣對紫外光存在強烈的吸收作用，使得太陽輻射的紫外光透過大氣到達近地層的能量極其微弱，利用大自然的這個特點制作的紫外探測器，就相當于在極其微弱的干擾光下進行工作，使得探測器準確性極高[8-9]。此外紫外探測器還具有響應速度快、結(jié)構(gòu)簡單等眾多優(yōu)點，在實際生活中有較高的應用價值[10-11]。（1）紫外探測技術(shù)的發(fā)展光電倍增管（PMT）是紫外探測器最早的產(chǎn)物，其具有極高的響應速度，可實現(xiàn)微弱信號檢測，但它的缺點是不能成像，只能通過獲取的光譜信息來確定目標[12-13]；在光電倍增管中加入微通道板（CPM）是一種較新的技術(shù)，具有探測靈敏度高、角分辨率高、能成像等優(yōu)點[13-15]；像增強型 CCD 具有識別能力強、探測靈敏度高的優(yōu)點改進成背照式 CCD 后，使成像環(huán)節(jié)簡化，靈敏度更高[14-17]。紫外探測器在固體方面的發(fā)展，主要有紫外增強型硅光電二極管、SiC 紫外探測器、二極管探測器、金剛石紫外探測器和紫外 CCD 等類型，其中以 AlGaN 為基礎的紫外探測器發(fā)展速度極快，已經(jīng)成為紫外預警方面探測器件的主要發(fā)展方向[18]。此外面陣紫外探測器、變相紫外CCD、紫外數(shù)字照相機等也成了紫外探測發(fā)展的新動向[19]。探測器如圖 1.2 所示。

圖 1.3 紫外探測的應用1.2.2 紫外光學薄膜的發(fā)展作為紫外探測器中極為關(guān)鍵的一環(huán)，紫外濾光片發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，它的質(zhì)量將直接影響到紫外探測器的正常使用，它的發(fā)展也關(guān)乎著紫外探測器的進步，因此對紫外濾光片的研究同樣尤為重要。紫外濾光片主要分為干涉型和吸收型[27]。紫外吸收型濾光片通常以石英玻璃為基底材料，結(jié)合對固定波段具有吸收作用的有機染料、紫外玻璃，所組成的濾光片對需要的信號光幾乎沒有吸收作用，而能強烈地吸收背景雜光，具有信號光高透過、背景光深截止的特點[28]，同時還能不影響探測角度，實現(xiàn)真正的濾光，目前美國、德國以色列等紫外探測技術(shù)較先進的國家在紫外告警系統(tǒng)中均采用吸收型濾光片[29]。紫外干涉型濾光片是國內(nèi)紫外濾光片的主要研究方向，在光通信系統(tǒng)中尤為常見。干涉型濾光片以光的干涉為理論依據(jù)，使進入濾光片的紫外光在膜層內(nèi)部發(fā)生多次干涉和反射，最終達到信號光高透過，背景光深截止的目標，可以根據(jù)需要的光譜[30]

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 邱服民;王剛;戴紅玲;蒲云體;;HfO_2/SiO_2高反射薄膜的應力控制技術(shù)研究[J];激光技術(shù);2015年06期

2 呂照順;吳晗平;李軍雨;梁寶雯;王華澤;;近地層紫外光通信“日盲”濾光片技術(shù)研究[J];激光與紅外;2015年08期

3 劉鳳娟;周曙;秦娟娟;邵景珍;方曉東;;248 nm高反膜抗激光損傷性能[J];強激光與粒子束;2014年08期

4 付秀華;寇洋;劉冬梅;張靜;朱浩;;紫外日盲通信系統(tǒng)中濾光膜的研究[J];光學學報;2014年07期

5 張以忱;;第十八講 真空蒸發(fā)鍍膜[J];真空;2014年01期

6 付秀華;寇洋;劉冬梅;唐赫岳;王帥;;日盲系統(tǒng)紫外誘導濾光片的研制[J];中國激光;2013年05期

7 董小燕;龔斌;李雅麗;;光學薄膜及其應用方面的研究[J];物理與工程;2012年05期

8 沈遠香;黃曉霞;王永惠;;光學薄膜的研究新進展及應用[J];四川兵工學報;2012年08期

9 蔡淵;劉定權(quán);羅海瀚;;3.5～4.0μm低溫光譜帶通濾光片的設計與研制[J];中國激光;2012年01期

10 楊杰;;紫外探測技術(shù)的應用與進展[J];光電子技術(shù);2011年04期

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1 吳慧利;深截止型日盲紫外干涉濾光片研究[D];北京理工大學;2015年

2 蔣靜;寬視角日盲濾光片技術(shù)研究[D];北京理工大學;2015年

3 馬鈺慧;紫外熒光成像系統(tǒng)的研制[D];華僑大學;2014年

本文編號：2783434