短中波紅外探測(cè)系統(tǒng)光學(xué)薄膜關(guān)鍵技術(shù)研究
發(fā)布時(shí)間：2021-07-09 19:55
隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,紅外探測(cè)技術(shù)逐漸從單波段發(fā)展至多波段相融合。短中波紅外探測(cè)系統(tǒng)將短波紅外及中波紅外探測(cè)技術(shù)相結(jié)合,使其在微光夜視、識(shí)別偽裝、穿透雨霧等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),成為了紅外探測(cè)技術(shù)的研究熱點(diǎn)。短中波紅外探測(cè)系統(tǒng)中的光學(xué)元件折射率較高,光能量入射到元件表面時(shí)會(huì)有很大的能量損失,致使進(jìn)入系統(tǒng)的能量減弱,降低了探測(cè)系統(tǒng)的精度及響應(yīng)速度。因此,需要在光學(xué)元件表面沉積光學(xué)薄膜,提高光學(xué)元件的透過(guò)率,降低能量損失,提高探測(cè)系統(tǒng)性能。短中波紅外探測(cè)系統(tǒng)在室外工作時(shí)會(huì)面對(duì)雨淋、砂塵等復(fù)雜天氣條件,特別是在偵查、追蹤、空空導(dǎo)彈攔截等軍事用途時(shí),將面臨高低溫、濕熱、霉菌等極端環(huán)境條件的挑戰(zhàn)。故而,短中波紅外探測(cè)系統(tǒng)的光學(xué)薄膜在具有高透過(guò)率的光學(xué)性能的同時(shí),還需要具備耐高低溫、耐霉菌、耐鹽霧等良好的耐環(huán)境適應(yīng)性。研究高透過(guò)率、耐環(huán)境適應(yīng)性好的短中波紅外探測(cè)系統(tǒng)光學(xué)薄膜對(duì)推動(dòng)短中波紅外探測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展具有重要意義。本論文在Si基片表面,研制了1.5～5μm波段T≥96%的短中波紅外探測(cè)系統(tǒng)光學(xué)薄膜,其以SixGe1-x、SiO、MgF2
【文章來(lái)源】：長(zhǎng)春理工大學(xué)吉林省
【文章頁(yè)數(shù)】：143 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
可見(jiàn)光與短波紅外探測(cè)技術(shù)對(duì)比圖[6]
3（a）GaSbII類超晶格響應(yīng)光譜（b）InAs/GaSbII類超晶格響應(yīng)光譜圖1.3短中波紅外探測(cè)器響應(yīng)光譜[11,12]從圖中可以看出，在1.5~5μm波段，II類超晶格短中波紅外焦平面探測(cè)器光譜響應(yīng)能力是連續(xù)的，而目前國(guó)內(nèi)對(duì)光學(xué)窗口片的研究?jī)H圍繞著峰值響應(yīng)波段（1.4~2.5μm，3.2~4.8μm），不具備在1.5~5μm波段范圍內(nèi)連續(xù)工作的能力。因此，研究1.5~5μm波段范圍連續(xù)響應(yīng)的光學(xué)窗口片對(duì)于短中波紅外探測(cè)系統(tǒng)至關(guān)重要。目前短中波紅外探測(cè)系統(tǒng)多為制冷式紅外探測(cè)系統(tǒng)，其探測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1.4所示。圖1.4制冷式紅外探測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖[13]從圖中可以看出，被測(cè)物體的輻射信息需要經(jīng)過(guò)前端光學(xué)系統(tǒng)入射到光學(xué)窗口片，窗口片的透過(guò)率直接決定了進(jìn)入焦平面探測(cè)系統(tǒng)的能量大小，從而影響了探測(cè)系統(tǒng)的響應(yīng)速度及探測(cè)精度；同時(shí)，因窗口片需將紅外焦平面密封在一定真空度下，避免化學(xué)腐蝕、機(jī)械沖擊等對(duì)于紅外焦平面的影響，窗口片還應(yīng)具有良好的耐環(huán)境適應(yīng)性。短中波紅外波段常用的窗口材料有藍(lán)寶石，硅等。藍(lán)寶石基片的硬度高，抗磨損，但其很難截止可見(jiàn)光，容易造成探測(cè)器在白天工作飽和。因此，需采用Si基片作為窗口片，其制備的主要技術(shù)包括基片的加工、光學(xué)薄膜技術(shù)、薄膜邊緣金屬化封裝技術(shù)。其中，Si基片的加工、金屬化封裝技術(shù)均與單波段制冷式紅外探測(cè)器無(wú)明顯區(qū)別，已有較為成熟的工藝；而響應(yīng)波段的變化，使系統(tǒng)中的光學(xué)薄膜技術(shù)面臨了全新的挑戰(zhàn)。因此，研制Si基片上1.5~5μm寬波段范圍高透過(guò)率的光學(xué)薄膜，并且使其
3（a）GaSbII類超晶格響應(yīng)光譜（b）InAs/GaSbII類超晶格響應(yīng)光譜圖1.3短中波紅外探測(cè)器響應(yīng)光譜[11,12]從圖中可以看出，在1.5~5μm波段，II類超晶格短中波紅外焦平面探測(cè)器光譜響應(yīng)能力是連續(xù)的，而目前國(guó)內(nèi)對(duì)光學(xué)窗口片的研究?jī)H圍繞著峰值響應(yīng)波段（1.4~2.5μm，3.2~4.8μm），不具備在1.5~5μm波段范圍內(nèi)連續(xù)工作的能力。因此，研究1.5~5μm波段范圍連續(xù)響應(yīng)的光學(xué)窗口片對(duì)于短中波紅外探測(cè)系統(tǒng)至關(guān)重要。目前短中波紅外探測(cè)系統(tǒng)多為制冷式紅外探測(cè)系統(tǒng)，其探測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1.4所示。圖1.4制冷式紅外探測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖[13]從圖中可以看出，被測(cè)物體的輻射信息需要經(jīng)過(guò)前端光學(xué)系統(tǒng)入射到光學(xué)窗口片，窗口片的透過(guò)率直接決定了進(jìn)入焦平面探測(cè)系統(tǒng)的能量大小，從而影響了探測(cè)系統(tǒng)的響應(yīng)速度及探測(cè)精度；同時(shí)，因窗口片需將紅外焦平面密封在一定真空度下，避免化學(xué)腐蝕、機(jī)械沖擊等對(duì)于紅外焦平面的影響，窗口片還應(yīng)具有良好的耐環(huán)境適應(yīng)性。短中波紅外波段常用的窗口材料有藍(lán)寶石，硅等。藍(lán)寶石基片的硬度高，抗磨損，但其很難截止可見(jiàn)光，容易造成探測(cè)器在白天工作飽和。因此，需采用Si基片作為窗口片，其制備的主要技術(shù)包括基片的加工、光學(xué)薄膜技術(shù)、薄膜邊緣金屬化封裝技術(shù)。其中，Si基片的加工、金屬化封裝技術(shù)均與單波段制冷式紅外探測(cè)器無(wú)明顯區(qū)別，已有較為成熟的工藝；而響應(yīng)波段的變化，使系統(tǒng)中的光學(xué)薄膜技術(shù)面臨了全新的挑戰(zhàn)。因此，研制Si基片上1.5~5μm寬波段范圍高透過(guò)率的光學(xué)薄膜，并且使其
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Ge基底LaF3-ZnS-Ge高耐用中波紅外增透膜[J]. 程海娟,于曉輝,彭浪,普群雁,蔡毅,李茂忠,楊偉聲,白玉琢,趙勁松,王嶺雪. 紅外與激光工程. 2019(11)
[2]InAs/GaSb二類超晶格中/短波雙色紅外焦平面探測(cè)器[J]. 朱旭波,彭震宇,曹先存,何英杰,姚官生,陶飛,張利學(xué),丁嘉欣,李墨,張亮,王雯,呂衍秋. 紅外與激光工程. 2019(11)
[3]不同沉積方式SiO2薄膜的自然時(shí)效特性（英文）[J]. 姜玉剛,劉小利,劉華松,王利栓,李士達(dá),陳丹,劉丹丹,姜承慧,季一勤. 紅外與激光工程. 2019(05)
[4]熱處理對(duì)雙離子束濺射SiO2薄膜力學(xué)及熱力學(xué)特性的影響（英文）[J]. 冷健,季一勤,劉華松,莊克文,劉丹丹. 紅外與激光工程. 2018(06)
[5]大角度寬光譜紅外成像系統(tǒng)灰度調(diào)節(jié)膜的研制[J]. 付秀華,熊仕富,劉冬梅,張靜,張于帥. 光學(xué)學(xué)報(bào). 2016(05)
[6]紅外增透薄膜的研究進(jìn)展[J]. 何遠(yuǎn)東,張偉才,閆萍,楊洪星. 節(jié)能技術(shù). 2016(02)
[7]國(guó)外紅外制導(dǎo)空空導(dǎo)彈的研究現(xiàn)狀及其關(guān)鍵技術(shù)[J]. 張肇蓉,高賀,張曦,李韜,康宇航. 飛航導(dǎo)彈. 2016(03)
[8]光譜探測(cè)中的超寬帶減反射膜[J]. 付秀華,潘永剛,劉冬梅,張靜,熊仕富. 光子學(xué)報(bào). 2015(08)
[9]InAs/GaSb二類超晶格紅外探測(cè)材料的ICP刻蝕[J]. 陳永遠(yuǎn),鄧軍,史衍麗,苗霈,楊利鵬. 紅外與激光工程. 2013(02)
[10]Compositional dependence of Raman frequencies in SixGe1-x alloys[J]. 鄭文禮,李廷會(huì). Journal of Semiconductors. 2012(11)
博士論文
[1]短波紅外高靈敏度成像關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用研究[D]. 韋麗清.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所) 2017
[2]能量色散型X射線熒光光譜儀關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 趙奉奎.東南大學(xué) 2015
[3]光學(xué)薄膜光學(xué)特性檢測(cè)中若干關(guān)鍵問(wèn)題的研究[D]. 薛暉.浙江大學(xué) 2009
碩士論文
[1]紅外制冷探測(cè)器高效冷屏的設(shè)計(jì)與優(yōu)化[D]. 張嫻婧.浙江大學(xué) 2017
[2]Ⅱ型超晶格紅外探測(cè)性能研究[D]. 于子陽(yáng).哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[3]一種改進(jìn)型雙光束分光光度計(jì)的設(shè)計(jì)[D]. 趙恒.華中科技大學(xué) 2011
本文編號(hào)：3274390
【文章來(lái)源】：長(zhǎng)春理工大學(xué)吉林省
【文章頁(yè)數(shù)】：143 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
可見(jiàn)光與短波紅外探測(cè)技術(shù)對(duì)比圖[6]
3（a）GaSbII類超晶格響應(yīng)光譜（b）InAs/GaSbII類超晶格響應(yīng)光譜圖1.3短中波紅外探測(cè)器響應(yīng)光譜[11,12]從圖中可以看出，在1.5~5μm波段，II類超晶格短中波紅外焦平面探測(cè)器光譜響應(yīng)能力是連續(xù)的，而目前國(guó)內(nèi)對(duì)光學(xué)窗口片的研究?jī)H圍繞著峰值響應(yīng)波段（1.4~2.5μm，3.2~4.8μm），不具備在1.5~5μm波段范圍內(nèi)連續(xù)工作的能力。因此，研究1.5~5μm波段范圍連續(xù)響應(yīng)的光學(xué)窗口片對(duì)于短中波紅外探測(cè)系統(tǒng)至關(guān)重要。目前短中波紅外探測(cè)系統(tǒng)多為制冷式紅外探測(cè)系統(tǒng)，其探測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1.4所示。圖1.4制冷式紅外探測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖[13]從圖中可以看出，被測(cè)物體的輻射信息需要經(jīng)過(guò)前端光學(xué)系統(tǒng)入射到光學(xué)窗口片，窗口片的透過(guò)率直接決定了進(jìn)入焦平面探測(cè)系統(tǒng)的能量大小，從而影響了探測(cè)系統(tǒng)的響應(yīng)速度及探測(cè)精度；同時(shí)，因窗口片需將紅外焦平面密封在一定真空度下，避免化學(xué)腐蝕、機(jī)械沖擊等對(duì)于紅外焦平面的影響，窗口片還應(yīng)具有良好的耐環(huán)境適應(yīng)性。短中波紅外波段常用的窗口材料有藍(lán)寶石，硅等。藍(lán)寶石基片的硬度高，抗磨損，但其很難截止可見(jiàn)光，容易造成探測(cè)器在白天工作飽和。因此，需采用Si基片作為窗口片，其制備的主要技術(shù)包括基片的加工、光學(xué)薄膜技術(shù)、薄膜邊緣金屬化封裝技術(shù)。其中，Si基片的加工、金屬化封裝技術(shù)均與單波段制冷式紅外探測(cè)器無(wú)明顯區(qū)別，已有較為成熟的工藝；而響應(yīng)波段的變化，使系統(tǒng)中的光學(xué)薄膜技術(shù)面臨了全新的挑戰(zhàn)。因此，研制Si基片上1.5~5μm寬波段范圍高透過(guò)率的光學(xué)薄膜，并且使其
3（a）GaSbII類超晶格響應(yīng)光譜（b）InAs/GaSbII類超晶格響應(yīng)光譜圖1.3短中波紅外探測(cè)器響應(yīng)光譜[11,12]從圖中可以看出，在1.5~5μm波段，II類超晶格短中波紅外焦平面探測(cè)器光譜響應(yīng)能力是連續(xù)的，而目前國(guó)內(nèi)對(duì)光學(xué)窗口片的研究?jī)H圍繞著峰值響應(yīng)波段（1.4~2.5μm，3.2~4.8μm），不具備在1.5~5μm波段范圍內(nèi)連續(xù)工作的能力。因此，研究1.5~5μm波段范圍連續(xù)響應(yīng)的光學(xué)窗口片對(duì)于短中波紅外探測(cè)系統(tǒng)至關(guān)重要。目前短中波紅外探測(cè)系統(tǒng)多為制冷式紅外探測(cè)系統(tǒng)，其探測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1.4所示。圖1.4制冷式紅外探測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖[13]從圖中可以看出，被測(cè)物體的輻射信息需要經(jīng)過(guò)前端光學(xué)系統(tǒng)入射到光學(xué)窗口片，窗口片的透過(guò)率直接決定了進(jìn)入焦平面探測(cè)系統(tǒng)的能量大小，從而影響了探測(cè)系統(tǒng)的響應(yīng)速度及探測(cè)精度；同時(shí)，因窗口片需將紅外焦平面密封在一定真空度下，避免化學(xué)腐蝕、機(jī)械沖擊等對(duì)于紅外焦平面的影響，窗口片還應(yīng)具有良好的耐環(huán)境適應(yīng)性。短中波紅外波段常用的窗口材料有藍(lán)寶石，硅等。藍(lán)寶石基片的硬度高，抗磨損，但其很難截止可見(jiàn)光，容易造成探測(cè)器在白天工作飽和。因此，需采用Si基片作為窗口片，其制備的主要技術(shù)包括基片的加工、光學(xué)薄膜技術(shù)、薄膜邊緣金屬化封裝技術(shù)。其中，Si基片的加工、金屬化封裝技術(shù)均與單波段制冷式紅外探測(cè)器無(wú)明顯區(qū)別，已有較為成熟的工藝；而響應(yīng)波段的變化，使系統(tǒng)中的光學(xué)薄膜技術(shù)面臨了全新的挑戰(zhàn)。因此，研制Si基片上1.5~5μm寬波段范圍高透過(guò)率的光學(xué)薄膜，并且使其
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Ge基底LaF3-ZnS-Ge高耐用中波紅外增透膜[J]. 程海娟,于曉輝,彭浪,普群雁,蔡毅,李茂忠,楊偉聲,白玉琢,趙勁松,王嶺雪. 紅外與激光工程. 2019(11)
[2]InAs/GaSb二類超晶格中/短波雙色紅外焦平面探測(cè)器[J]. 朱旭波,彭震宇,曹先存,何英杰,姚官生,陶飛,張利學(xué),丁嘉欣,李墨,張亮,王雯,呂衍秋. 紅外與激光工程. 2019(11)
[3]不同沉積方式SiO2薄膜的自然時(shí)效特性（英文）[J]. 姜玉剛,劉小利,劉華松,王利栓,李士達(dá),陳丹,劉丹丹,姜承慧,季一勤. 紅外與激光工程. 2019(05)
[4]熱處理對(duì)雙離子束濺射SiO2薄膜力學(xué)及熱力學(xué)特性的影響（英文）[J]. 冷健,季一勤,劉華松,莊克文,劉丹丹. 紅外與激光工程. 2018(06)
[5]大角度寬光譜紅外成像系統(tǒng)灰度調(diào)節(jié)膜的研制[J]. 付秀華,熊仕富,劉冬梅,張靜,張于帥. 光學(xué)學(xué)報(bào). 2016(05)
[6]紅外增透薄膜的研究進(jìn)展[J]. 何遠(yuǎn)東,張偉才,閆萍,楊洪星. 節(jié)能技術(shù). 2016(02)
[7]國(guó)外紅外制導(dǎo)空空導(dǎo)彈的研究現(xiàn)狀及其關(guān)鍵技術(shù)[J]. 張肇蓉,高賀,張曦,李韜,康宇航. 飛航導(dǎo)彈. 2016(03)
[8]光譜探測(cè)中的超寬帶減反射膜[J]. 付秀華,潘永剛,劉冬梅,張靜,熊仕富. 光子學(xué)報(bào). 2015(08)
[9]InAs/GaSb二類超晶格紅外探測(cè)材料的ICP刻蝕[J]. 陳永遠(yuǎn),鄧軍,史衍麗,苗霈,楊利鵬. 紅外與激光工程. 2013(02)
[10]Compositional dependence of Raman frequencies in SixGe1-x alloys[J]. 鄭文禮,李廷會(huì). Journal of Semiconductors. 2012(11)
博士論文
[1]短波紅外高靈敏度成像關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用研究[D]. 韋麗清.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所) 2017
[2]能量色散型X射線熒光光譜儀關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 趙奉奎.東南大學(xué) 2015
[3]光學(xué)薄膜光學(xué)特性檢測(cè)中若干關(guān)鍵問(wèn)題的研究[D]. 薛暉.浙江大學(xué) 2009
碩士論文
[1]紅外制冷探測(cè)器高效冷屏的設(shè)計(jì)與優(yōu)化[D]. 張嫻婧.浙江大學(xué) 2017
[2]Ⅱ型超晶格紅外探測(cè)性能研究[D]. 于子陽(yáng).哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[3]一種改進(jìn)型雙光束分光光度計(jì)的設(shè)計(jì)[D]. 趙恒.華中科技大學(xué) 2011
本文編號(hào)：3274390
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