【摘要】：隨著光學(xué)事業(yè)的不斷發(fā)展,紫外探測技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)勢逐漸走進(jìn)人們的視野,并開始朝著全方位、高標(biāo)準(zhǔn)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(xué)薄膜設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)。通過采用雙面拆分法解決了單面膜層過厚的問題,通過實(shí)驗(yàn)對比驗(yàn)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(xué)常數(shù),通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)優(yōu)化了沉積工藝參數(shù),通過對實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果和理論設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)軟件模擬了誤差對光譜的影響。通過對工藝的改進(jìn)有效提高了濾光膜的技術(shù)指標(biāo),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(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】：TN23;O484.41
【圖文】：

“光學(xué)老又新，前程端似錦”，光學(xué)薄膜的發(fā)展歷程是這句話的真實(shí)寫照。光學(xué)薄膜以光的干涉效應(yīng)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(xué)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(shí)現(xiàn)高反射、低透射，而在相鄰波段實(shí)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(xué)薄膜憑借著得天獨(dú)厚的特點(diǎn)廣泛應(yīng)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(shí)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(jìn)而提高了對目標(biāo)的探測與識別能力[3]。在軍事方面，應(yīng)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(dǎo)彈，探測飛機(jī)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(hù)膜，達(dá)到了耐風(fēng)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(jī)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(shí)的美感[5]。光學(xué)薄膜的應(yīng)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(qiáng)烈的吸收作用，使得太陽輻射的紫外光透過大氣到達(dá)近地層的能量極其微弱，利用大自然的這個(gè)特點(diǎn)制作的紫外探測器，就相當(dāng)于在極其微弱的干擾光下進(jìn)行工作，使得探測器準(zhǔn)確性極高[8-9]。此外紫外探測器還具有響應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)簡單等眾多優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際生活中有較高的應(yīng)用價(jià)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(yīng)速度，可實(shí)現(xiàn)微弱信號檢測，但它的缺點(diǎn)是不能成像，只能通過獲取的光譜信息來確定目標(biāo)[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(diǎn)[13-15]；像增強(qiáng)型 CCD 具有識別能力強(qiáng)、探測靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)改進(jìn)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(qiáng)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(chǔ)的紫外探測器發(fā)展速度極快，已經(jīng)成為紫外預(yù)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(jī)等也成了紫外探測發(fā)展的新動(dòng)向[19]。探測器如圖 1.2 所示。

圖 1.3 紫外探測的應(yīng)用1.2.2 紫外光學(xué)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(jìn)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(jī)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(qiáng)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(diǎn)[28]，同時(shí)還能不影響探測角度，實(shí)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(jìn)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(jìn)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(dá)到信號光高透過，背景光深截止的目標(biāo)，可以根據(jù)需要的光譜[30]

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2783434