VO_2涂層在一定溫度條件下可發(fā)生結(jié)構(gòu)改變,其紅外特性也隨之發(fā)生巨大變化。尤其在中紅外波段(3μm~5μm)最為顯著。而此波段正是大多數(shù)激光武器以及光電探測系統(tǒng)的工作范圍,針對該性能在激光限幅方面的應(yīng)用前景,本文從VO_2涂層的制備入手,以提高涂層純度及其激光限幅能力作為目標(biāo),開展仿真與實驗研究。為調(diào)控涂層的性能,論文最后還根據(jù)制備的VO_2涂層進(jìn)行了增透膜系設(shè)計以及摻雜研究。本文完成的主要工作如下:1、在對比分析了VO_2多種制備方法的基礎(chǔ)上,確定了基于“磁控濺射+VO_2靶”的純VO_2涂層制備方法,即選擇VO_2靶作為靶材,使用射頻磁控濺射方法沉積VO_2涂層再進(jìn)行退火熱處理。采用MATLAB仿真分析,得出滿足“相變后透過率低于1%,相變前透過率高于85%”這一要求的激光限幅的膜厚范圍為174nm~481nm。2、通過涂層制備工藝研究,獲得了不夾雜其他價態(tài)氧化釩的高純度的VO_2涂層。設(shè)計了正交實驗,以VO_2涂層在2μm~10μm的光學(xué)透過率為指標(biāo),優(yōu)化了具有良好激光限幅性能的VO_2涂層的工藝參數(shù),并采用XRD對工藝參數(shù)的影響機(jī)理進(jìn)行了探討。3、研究了濺射時間對氧化釩涂層厚度的影響,采用橢偏儀對涂層光學(xué)參數(shù)進(jìn)行了檢測,得到了VO_2涂層膜厚變化趨勢以及涂層相變前后不同的折射率n和消光系數(shù)k。4、利用TFC軟件對VO_2涂層的透過率隨厚度的變化趨勢展開了仿真研究,在此基礎(chǔ)上選取厚度250nm的VO_2涂層進(jìn)行了增透膜系設(shè)計,改善了VO_2涂層的激光限幅性能。使用1064nm的可調(diào)連續(xù)激光器對摻鎢VO_2涂層的激光限幅性能進(jìn)行了檢測,結(jié)果表明,適量的鎢摻雜可以使得VO_2涂層對更弱的激光具有限幅作用,但是摻雜量過少的情況下,并不會有明顯效果。
【學(xué)位單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG174.4
【部分圖文】：

的激光限幅技術(shù)著力于將來襲激光的能量或功率經(jīng)過各種途徑進(jìn)行系統(tǒng)上的激光能量或功率大幅度降低，使其達(dá)不到光電探測系統(tǒng)的測系統(tǒng)。的目前激光防護(hù)即激光限幅的主要目的是為了防止重要目盲，防止光電子元件因為激光的照射而超過最大負(fù)載值或深度飽和幅的原理來分，主要可以分為以下三類：基于線性光學(xué)原理構(gòu)成的原理的激光限幅、基于相變原理的激光限幅。照效應(yīng)，激光照射會產(chǎn)生熱效應(yīng)，使得被輻照材料溫度升高，而氧以用來實現(xiàn)激光限幅。其中 VO2、V3O2和 V2O5都可發(fā)生半導(dǎo)體相 MST 轉(zhuǎn)變[44]。拿 VO2來說，相變前的單斜畸變金紅石結(jié)構(gòu)屬于半遠(yuǎn)紅外波段高透過。隨著溫度升高，相變后變?yōu)樗姆浇鸺t石結(jié)構(gòu)屬2中遠(yuǎn)紅外波段低透過。雖然 V3O2和 V2O5也具有類似性質(zhì)[45-47]。但2，而 V2O5對于激光的響應(yīng)能力不如 VO2。VO2在波段范圍、響應(yīng)適合于作為中紅外波段光電探測系統(tǒng)的激光限幅材料。其對來襲激進(jìn)而達(dá)到激光限幅效果，同時其相變前的高紅外透過率也使得其對影響較小。氧化釩涂層的透射率相變示意圖見圖 1.5[48]。

化趨勢進(jìn)行仿真研究，通過鍍制增透膜系以及摻雜的方法，分別對增強(qiáng)來襲激光的靈敏度方面做出研究。選擇靶材分析比較研究背景研究方法涂層基于激光限幅的 VO2涂層研究制備方法 表征磁控濺射法 激光限幅性能 組織成VO2靶 高低溫透過率XRD理論計算 正交實驗

激光限幅二氧化釩涂層制備及性能研究控濺射原理與設(shè)備介紹備介紹用 DE500 真空鍍膜系統(tǒng)制備氧化釩涂層，如圖 2.1 所示。DE500 真空鍍膜；主真空室配置 3 個強(qiáng)磁磁控濺射靶槍和 1 個熱蒸發(fā)源；磁控濺射靶槍可備兩臺 500WDC 電源，一臺 300WRF 電源，可以濺射金屬、非金屬以及采用機(jī)械手送樣，在不破真空的情況下將樣品傳送到主真空室；每個腔室泵、閥門、真空計等，可以獨(dú)立操作；整機(jī)采用計算機(jī)+PLC 全自動控制；一鍵抽真空，一鍵充氣，全自動送樣取樣；溫度控制和氣體壓力控制，工藝更加穩(wěn)定；整個系統(tǒng)水、電、氣采用集中供應(yīng)管理方式，并且配有停車裝置，具有過壓、欠壓和相序保護(hù)；系統(tǒng)使用專用底線，具有安全可
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2894433