[发明专利]一种热辐射可控的红外光学窗口薄膜设计方法

摘要

本发明公开了一种热辐射可控的光学窗口薄膜，具体涉及一种红外光学窗口长波透明区的热辐射调控方法。其主要特征是：基于碳化锗薄膜和类金刚石薄膜组合，设计出迎风面两层增透保护膜；基于硫化锌薄膜和氟化钇薄膜组合，设计出背风面的减反射薄膜；主要设计思想是背风面的剩余反射率低于迎风面的剩余反射率，最终实现背风面的辐射率小于基底本身的辐射率。本发明可应用于具有热辐射控制需求的长波红外光学成像系统的光学窗口。

主权项

1.一种热辐射可控的红外光学窗口薄膜设计方法，其特征在于，该方法包括如下内容：光学窗口的两个表面分别记为A面和B面，其中A面为迎风面，B面为背风面，1)迎风面的增透保护膜设计方法：选择高折射率材料：选择碳化锗薄膜和低折射率材料：类金刚石薄膜两种薄膜材料，以迎风面的剩余反射率R_front(λ)作为优化设计目标，λ的范围为7.5‑9.7um，中心波长λ₀＝8μm，获得迎风面的膜系结构为：Sub/x₂H’x₁L’/Air其中，基底Sub为硫化锌光学窗口材料，H’和L’分别代表迎风面的高折射率和低折射率材料，x₁和x₂分别代表每层膜的光学厚度系数，单位光学厚度为λ₀/4；2)背风面的减反射设计方法：选择高折射率和低折射率材料两种薄膜材料，以背风面的剩余反射率R_rear(λ)作为优化设计目标，λ的范围为7.5‑9.7um，中心波长λ₀＝8μm，获得背风面的膜系结构为：Sub/x₃L x₄H/Air其中，基底Sub为硫化锌光学窗口材料，H和L分别代表背风面的高折射率和低折射率材料，x₃和x₄分别代表每层膜的光学厚度系数，单位光学厚度为λ₀/4；折射率和低折射率材料分别为硫化锌和氟化钇；3)设计出的光学窗口薄膜结构如下：Air/x₁L x₂H/Sub/x₃L x₄H/Air对四个光学厚度系数x₁～x₄进行确定，使光学窗口的反射率最小化R(λ)和透射率最大化T(λ)；其特征在于，满足参数设置为迎风面的剩余反射率R_front(λ)小于背风面的剩余反射率R_rear(λ)。