光栅结构优化微测辐射热计性能的研究
发布时间：2021-01-13 19:53
红外探测器应用广泛,微测辐射热计作为其核心部件,普遍存在红外吸收率低的问题,使红外探测器的探测率受到影响。本文以光学激励结构提升微测辐射热计的红外吸收率,进而实现器件性能的优化目的。本文以表面等离激元为原理,重点研究光栅结构对红外微测辐射热计吸收效率的提升效果。以传统微测辐射热计为模型基础,结合红外辐射特性、光学特性、氧化钒材料特性等理论基础进行建模仿真。采用有限元法,分析讨论等离激元激发结构对基础模型的结构调整,以及对热学性能、光学性能、电学性能的影响。首先,建立红外测辐射热计仿真模型,利用热学仿真优化其模型结构,使器件的机械性能和热学性能达到平衡。其次,建立等离激元优化模型,对其等离激发结构进行参数调整和优化,逐步得到优化热吸收模型,证明光栅结构对微测辐射热计的性能提高具有明显作用。根据在吸收单元结构的位置不同,本文分层先后研究三处光栅结构的优化模型,利用其光学仿真结果归纳三种光栅位置的作用及特点。最后,整合之前的模型数据,提出建立复合光栅优化模型,以一种多级光栅结构的仿真结果,进一步验证了光栅陷光结构的有效性和理论可行性。在本文研究的优化模型中,复合光栅较单级光栅进一步提升像元的...
【文章来源】：渤海大学辽宁省
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 红外探测技术的研究背景与发展
1.2 国内外红外产业发展概述
1.3 微测辐射热计的研究进展
1.4 论文的研究意义
1.5 论文的内容安排
2 基于等离激元的红外传输理论
2.1 红外辐射与传输
2.1.1 红外辐射特性与规律
2.1.2 红外辐射在大气中的传输
2.2 红外探测器
2.2.1 红外测辐射热计
2.2.2 红外焦平面阵列
2.3 表面等离激元
2.4 本章小结
3 微测辐射热计的热吸收设计和优化
3.1 微测辐射热计的建模
3.2 基础模型的仿真与优化
3.2.1 热仿真
3.2.2 电致加热的影响
3.3 热学仿真的分析和优化
3.3.1 悬臂梁宽度的影响
3.3.2 模型钝化层厚度对性能的影响
3.3.3 改进模型及其仿真效果
3.4 本章小结
4 基于等离激元的模型光学设计与优化
4.1 光栅设计理论模型
4.2 微测辐射热计优化模型I
4.2.1 模型I的结构参数的优化
4.2.2 光栅参数的调整
4.2.3 优化模型仿真
4.2.4 优化模型I结论
4.3 微测辐射热计优化模型II
4.3.1 模型II的结构参数的调整
4.3.2 光栅参数的调整
4.3.3 优化模型仿真
4.3.4 优化模型II结论
4.4 微测辐射热计优化模型III
4.4.1 模型III的结构参数的调整
4.4.2 光栅参数的调整
4.4.3 优化模型仿真
4.4.4 优化模型III结论
4.5 一种多级光栅优化模型仿真
4.5.1 优化模型仿真
4.5.2 多级优化模型结论
4.6 本章小结
总结与展望
参考文献
发表论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]武器装备红外隐身效果评估方法研究[J]. 高原,刘剑,张俊举,曾萌. 红外技术. 2017(11)
[2]底表面光栅结构对于红外热探测器效率影响的研究[J]. 吴元庆,张金晶,刘春梅,陆晓东,周涛. 人工晶体学报. 2017(04)
[3]利用光栅陷光结构提高红外探测器效率的研究[J]. 吴元庆,张金晶,刘春梅,陆晓东,周涛. 硅酸盐通报. 2017(02)
[4]利用表面等离子激元提高红外探测器效率的研究[J]. 刘春梅,吴元庆,张金晶,张宇峰,陆晓东,周涛. 人工晶体学报. 2017(01)
[5]利用光栅提高红外非制冷热探测器效率的研究[J]. 吴元庆,张金晶,刘春梅,陆晓东,周涛. 电子元件与材料. 2016(12)
[6]非制冷红外成像技术发展动态及其军事应用[J]. 李其昌,李兵伟,王宏臣. 军民两用技术与产品. 2016(21)
[7]非制冷红外成像在对空制导中应用的关键问题[J]. 訚胜利,潘洪涛,王子辰,吴泽鹏. 红外与激光工程. 2015(08)
[8]非制冷红外焦平面探测器及其技术发展动态[J]. 冯涛,金伟其,司俊杰. 红外技术. 2015(03)
[9]SOI二极管型非制冷红外焦平面结构的改进设计（英文）[J]. 蒋文静,欧文,明安杰,刘战锋,袁烽. 红外与毫米波学报. 2014(03)
[10]红外探测器发展需求[J]. 张雪,梁晓庚. 电光与控制. 2013(02)
硕士论文
[1]新时期光电子器件及其技术发展史研究[D]. 孙莉丹.哈尔滨工业大学 2015
[2]25μm微测辐射热计结构设计及仿真研究[D]. 周泓希.电子科技大学 2013
[3]红外微测辐射热计结构优化设计与制备[D]. 何熙.厦门大学 2008
本文编号：2975467
【文章来源】：渤海大学辽宁省
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 红外探测技术的研究背景与发展
1.2 国内外红外产业发展概述
1.3 微测辐射热计的研究进展
1.4 论文的研究意义
1.5 论文的内容安排
2 基于等离激元的红外传输理论
2.1 红外辐射与传输
2.1.1 红外辐射特性与规律
2.1.2 红外辐射在大气中的传输
2.2 红外探测器
2.2.1 红外测辐射热计
2.2.2 红外焦平面阵列
2.3 表面等离激元
2.4 本章小结
3 微测辐射热计的热吸收设计和优化
3.1 微测辐射热计的建模
3.2 基础模型的仿真与优化
3.2.1 热仿真
3.2.2 电致加热的影响
3.3 热学仿真的分析和优化
3.3.1 悬臂梁宽度的影响
3.3.2 模型钝化层厚度对性能的影响
3.3.3 改进模型及其仿真效果
3.4 本章小结
4 基于等离激元的模型光学设计与优化
4.1 光栅设计理论模型
4.2 微测辐射热计优化模型I
4.2.1 模型I的结构参数的优化
4.2.2 光栅参数的调整
4.2.3 优化模型仿真
4.2.4 优化模型I结论
4.3 微测辐射热计优化模型II
4.3.1 模型II的结构参数的调整
4.3.2 光栅参数的调整
4.3.3 优化模型仿真
4.3.4 优化模型II结论
4.4 微测辐射热计优化模型III
4.4.1 模型III的结构参数的调整
4.4.2 光栅参数的调整
4.4.3 优化模型仿真
4.4.4 优化模型III结论
4.5 一种多级光栅优化模型仿真
4.5.1 优化模型仿真
4.5.2 多级优化模型结论
4.6 本章小结
总结与展望
参考文献
发表论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]武器装备红外隐身效果评估方法研究[J]. 高原,刘剑,张俊举,曾萌. 红外技术. 2017(11)
[2]底表面光栅结构对于红外热探测器效率影响的研究[J]. 吴元庆,张金晶,刘春梅,陆晓东,周涛. 人工晶体学报. 2017(04)
[3]利用光栅陷光结构提高红外探测器效率的研究[J]. 吴元庆,张金晶,刘春梅,陆晓东,周涛. 硅酸盐通报. 2017(02)
[4]利用表面等离子激元提高红外探测器效率的研究[J]. 刘春梅,吴元庆,张金晶,张宇峰,陆晓东,周涛. 人工晶体学报. 2017(01)
[5]利用光栅提高红外非制冷热探测器效率的研究[J]. 吴元庆,张金晶,刘春梅,陆晓东,周涛. 电子元件与材料. 2016(12)
[6]非制冷红外成像技术发展动态及其军事应用[J]. 李其昌,李兵伟,王宏臣. 军民两用技术与产品. 2016(21)
[7]非制冷红外成像在对空制导中应用的关键问题[J]. 訚胜利,潘洪涛,王子辰,吴泽鹏. 红外与激光工程. 2015(08)
[8]非制冷红外焦平面探测器及其技术发展动态[J]. 冯涛,金伟其,司俊杰. 红外技术. 2015(03)
[9]SOI二极管型非制冷红外焦平面结构的改进设计（英文）[J]. 蒋文静,欧文,明安杰,刘战锋,袁烽. 红外与毫米波学报. 2014(03)
[10]红外探测器发展需求[J]. 张雪,梁晓庚. 电光与控制. 2013(02)
硕士论文
[1]新时期光电子器件及其技术发展史研究[D]. 孙莉丹.哈尔滨工业大学 2015
[2]25μm微测辐射热计结构设计及仿真研究[D]. 周泓希.电子科技大学 2013
[3]红外微测辐射热计结构优化设计与制备[D]. 何熙.厦门大学 2008
本文编号：2975467
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