宽视角日盲滤光片技术研究

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太阳辐射透过大气层后,大气层中成分对于220-280nm波段紫外光有强烈吸收,在近地大气中该波段辐射微弱,称为为“日盲区”。“日盲区”为探测系统提供暗背景,因此“日盲”波段探测与其他探测相比,具有隐蔽性强、结构简单、灵敏度高,虚警率低和用途广泛等特点。“日盲”紫外干涉滤光片是“日盲”探测系统中的关键部件,“日盲”滤光片的性能影响了“日盲”探测系统的性能。为了扩大“日盲”探测视角,对“日盲”滤光片提出了宽视角的要求,而“日盲”滤光片透过特性会随着视场角的增大而变差,本文指出宽视场“日盲”滤光片的关键技术是薄膜材料特性研究和宽视场膜系设计,并在此基础上深入开展了宽视场“日盲”滤光片的设计方法、材料工艺以及镀制可行性研究。本文在介绍膜系设计理论与基础滤光膜系的基础上,分析了滤光膜系的中心透过率与截止深度与薄膜材料的关系。提出了对高低折射率薄膜材料光学常数的要求,并以光学常数为依据,进行工艺实验,得到最优工艺与工艺极差,指导薄膜镀制时应重点控制的工艺因素。并且通过实验确定了最优工艺参数下薄膜材料的折射率与消光系数值,为膜系设计提供了材料数据。本文同时分析了窄带滤光膜系与干涉截止膜系的宽视场使用下可能出现的问题,即宽视场使用窄带滤光膜系与干涉截止膜系透射曲线恶化表现在透过曲线漂移与透过曲线的恶化。全介质窄带滤光膜系的宽视场短波漂移量与间隔层材料的折射率有关,选择低折射率材料作为间隔层可以减少同样视场角下透射曲线的短波漂移量;叠堆高反膜的干涉截止膜系的透射曲线恶化主要是由于不同膜堆之间失谐引起的。在理论分析的基础上,设计了金属法-珀腔宽视场窄带日盲滤光片和短波通干涉截止日盲滤光片,窄带滤光片透过率33%,视角60°,截止滤光片透过率40%,视角30°。滤光片镀制工艺研究时,分析了膜层厚度精确控制的重要性,该厚度与晶控仪的Tooling因子有关,不同膜料在不同的工艺条件下有不同的tooling值。研究中给了ZZSX-850镀膜机的最佳工艺参数和薄膜Tooling值,并依此镀制出日盲滤光片,指标为峰值透射率42%,截止带290-400nm,0-30°视角均能满足使用要求。
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