低温下光学窗口材料光学常数的实验研究

发布时间：2017-09-25 05:04

  本文关键词：低温下光学窗口材料光学常数的实验研究

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【摘要】：随着红外技术在空间探测、低温望远镜等方面的广泛应用,红外装置在低温环境中使用的情况越来越多。光学窗口是红外装置的重要元件之一。为保证光学窗口在低温条件下正常使用,就需要对制作光学窗口的材料在低温下的辐射光学特性有更多的了解。光学常数是材料最基本的辐射物性,但目前低温下常用的光学窗口材料的光学常数数据极其匮乏。本文主要对低温下几种常用的光学窗口材料的光学常数进行了实验研究,并分析了温度对材料光学常数的影响。本文使用IR-VASE型红外光谱椭偏仪及配套的冷热台样品架测量了低温下氟化镁与氟化钙材料的光学常数,测量温度范围为-60~20℃,测量波段分别为14~20μm和16.5~20μm。结果表明,两种材料的折射率n均随波长增大逐渐减小,氟化镁材料的吸收指数k随波长增大显著增大,氟化钙材料的k随波长增大小幅增大。随着温度的降低,两种材料的折射率n均小幅减小,氟化镁材料的吸收指数k有所增大,氟化钙材料的k小幅减小。椭偏法在测量材料高透波段的光学常数时存在局限性,本文采用双光程透射法得到了氟化钙、氟化钡与硫化锌材料的光学常数,测量温度范围为-50~20℃,测量波段分别为2~9μm,2~13μm和2~14μm。结果表明,两种氟化物材料的折射率n在测量波段均随着波长增大缓慢减小,且温度降低对折射率的影响极小。氟化钙与氟化钡材料的吸收指数k在近红外段都极小,在测量波段随波长增大分别从约5×10-7和1×10-8增大到5×10-4和8×10-4。氟化钙与氟化钡材料的吸收指数k随着温度的降低均没有明显变化。硫化锌的折射率n随波长增大,在2~14μm波段内从约2.26减小到2.19,其吸收指数k随着波长增大,在2~9μm波段减小,在9~14μm波段增大;随着温度的降低,硫化锌材料的折射率n无明显变化,其吸收指数k在6~14μm波段小幅减小,在8~10μm波段k值减小幅度较大。
【关键词】：低温 光学窗口材料 椭偏法 双光程透射法 光学常数
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN213
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 课题背景及研究目的和意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-13
• 1.2.1 光学窗口材料的研究现状9-10
• 1.2.2 光学窗口材料辐射特性的研究现状10-13
• 1.3 本文主要研究内容13-14
• 第2章 椭偏测量及椭偏仪原理14-20
• 2.1 椭偏测量原理14-16
• 2.2 椭偏仪基本原理16-18
• 2.3 IR-VASE型椭偏仪18
• 2.4 本章小结18-20
• 第3章 低温下光学窗口材料光学常数的椭偏实验研究20-32
• 3.1 低温椭偏实验验证20-24
• 3.1.1 冰光学常数的研究现状20-21
• 3.1.2 冰光学常数的实验研究21-23
• 3.1.3 温度对冰光学常数的影响23-24
• 3.2 氟化镁和氟化钙材料低温下的光学常数24-30
• 3.2.1 氟化镁材料低温下的光学常数24-28
• 3.2.2 氟化钙材料低温下的光学常数28-30
• 3.3 本章小结30-32
• 第4章 低温下光学窗口材料光学常数的双光程透射法实验研究32-50
• 4.1 双光程法的基本原理32-34
• 4.1.1 单层介质中光的传播32-33
• 4.1.2 双光程透射法的原理33-34
• 4.2 低温下材料透射测量样品架设计与搭建34-37
• 4.2.1 样品架设计与加工34-36
• 4.2.2 样品架的调试36-37
• 4.3 氟化钙材料低温下的光学常数37-41
• 4.3.1 氟化钙材料低温下的透射率37-39
• 4.3.2 温度对氟化钙光学常数的影响39-41
• 4.4 氟化钡材料低温下的光学常数41-45
• 4.4.1 氟化钡材料低温下的透射率42-43
• 4.4.2 温度对氟化钡光学常数的影响43-45
• 4.5 硫化锌材料低温下的光学常数45-48
• 4.5.1 硫化锌材料低温下的透射率45-46
• 4.5.2 温度对硫化锌光学常数的影响46-48
• 4.6 本章小结48-50
• 结论50-51
• 参考文献51-56
• 致谢56

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本文编号：915496