用于激光定向防护的VO 2 薄膜研究

发布时间：2023-05-17 23:34

　　随着激光武器的迅速发展,红外制导武器面临巨大威胁,所以开展激光定向防护的研究很有必要。VO₂作为一种热致相变材料反应速度快且相变效果好,在众多激光防护材料中优势较为明显。故本文以用于激光定向防护的VO₂薄膜为主题,对其相变机理、制备方法及制备参数等方面进行研究,重点研究VO₂薄膜的相变及激光损伤特性。本文首先综述了VO₂薄膜的制备方法、相变调节方法以及相变机理。然后利用16组正交实验探索出磁控溅射法镀制Al₂O₃基底VO₂薄膜的最佳参数为溅射功率220 W、工作气压0.8 Pa、基底温度300℃、氩氧比0.5/25。经测试:在该条件下制备的VO₂薄膜具有良好的电学及光学相变特性其方块电阻变化率接近3个数量级,在3.4μm处红外透射率变化幅度超过50%。为研究VO₂薄膜的相变特性,我们首先利用ANSYS对激光照射下其温度场的横向及纵向分布进行了热仿真。结果发现激光的光斑大小,功率密度对薄膜温度...

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 激光定向防护的研究背景
        1.1.1 红外导引头的工作原理及发展现状
        1.1.2 激光定向干扰系统的发展现状
        1.1.3 激光定向防护材料的研究必要性及发展现状
    1.2 VO₂ 薄膜的研究现状
        1.2.1 VO₂ 薄膜的制备方法
        1.2.2 VO₂ 薄膜的相变特性研究进展及趋势
    1.3 研究目的及内容
    1.4 本章小结
第二章 VO₂的相变机理及相变温度调节方法
    2.1 相变类型分类
        2.1.1 宏观热力学角度
        2.1.2 微观晶体学角度
    2.2 相变机理分析
    2.3 VO₂ 薄膜相变温度调节方法及机理
    2.4 本章小结
第三章 磁控溅射法制备VO₂薄膜最佳参数研究
    3.1 正交实验法的选择及实验准备
    3.2 实验结果与分析
    3.3 各因素对VO₂薄膜组分性能的影响
    3.4 最佳参数制备VO₂薄膜及性能测试
    3.5 本章小结
第四章 激光辐照下VO₂薄膜相变特性研究
    4.1 激光辐照下VO₂薄膜温度场分布的ANSYS分析
        4.1.1 激光对VO₂薄膜作用模型的建立
        4.1.2 仿真过程及结果分析
    4.2 基于泵浦探针法的VO₂薄膜近红外单脉冲相变特性实验
        4.2.1 泵浦探针法实验过程
        4.2.2 实验结果与分析
        4.2.3 实验结论
    4.3 基于外加激励源的VO₂薄膜中红外温升累积效应实验
        4.3.1 外加激励源VO₂薄膜中红外激光辐照实验设计及可行性分析
        4.3.2 实验结果分析
        4.3.3 实验结论
    4.4 本章小节
第五章 激光辐照VO₂薄膜的损伤特性研究
    5.1 光学薄膜激光损伤机理及阈值测试方法
    5.2 VO₂ 薄膜激光损伤阈值测试及形貌分析
        5.2.1 1-on-1 测试VO₂薄膜纳秒激光损伤阈值测试
        5.2.2 VO₂ 薄膜纳秒激光损伤形貌及演化规律分析
        5.2.3 VO₂ 薄膜的飞秒激光损伤机理及形貌分析
    5.3 激光预处理提高VO₂薄膜损伤阈值的方法研究
    5.4 VO₂ 薄膜应用于激光定向防护的可行性分析
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 研究展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果



本文编号：3818227