二氧化钒激光限幅涂层制备及性能研究

发布时间：2020-11-22 08:45

　　 VO_2涂层在一定温度条件下可发生结构改变,其红外特性也随之发生巨大变化。尤其在中红外波段(3μm~5μm)最为显著。而此波段正是大多数激光武器以及光电探测系统的工作范围,针对该性能在激光限幅方面的应用前景,本文从VO_2涂层的制备入手,以提高涂层纯度及其激光限幅能力作为目标,开展仿真与实验研究。为调控涂层的性能,论文最后还根据制备的VO_2涂层进行了增透膜系设计以及掺杂研究。本文完成的主要工作如下:1、在对比分析了VO_2多种制备方法的基础上,确定了基于“磁控溅射+VO_2靶”的纯VO_2涂层制备方法,即选择VO_2靶作为靶材,使用射频磁控溅射方法沉积VO_2涂层再进行退火热处理。采用MATLAB仿真分析,得出满足“相变后透过率低于1%,相变前透过率高于85%”这一要求的激光限幅的膜厚范围为174nm~481nm。2、通过涂层制备工艺研究,获得了不夹杂其他价态氧化钒的高纯度的VO_2涂层。设计了正交实验,以VO_2涂层在2μm~10μm的光学透过率为指标,优化了具有良好激光限幅性能的VO_2涂层的工艺参数,并采用XRD对工艺参数的影响机理进行了探讨。3、研究了溅射时间对氧化钒涂层厚度的影响,采用椭偏仪对涂层光学参数进行了检测,得到了VO_2涂层膜厚变化趋势以及涂层相变前后不同的折射率n和消光系数k。4、利用TFC软件对VO_2涂层的透过率随厚度的变化趋势展开了仿真研究,在此基础上选取厚度250nm的VO_2涂层进行了增透膜系设计,改善了VO_2涂层的激光限幅性能。使用1064nm的可调连续激光器对掺钨VO_2涂层的激光限幅性能进行了检测,结果表明,适量的钨掺杂可以使得VO_2涂层对更弱的激光具有限幅作用,但是掺杂量过少的情况下,并不会有明显效果。
【学位单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG174.4
【部分图文】：

的激光限幅技术着力于将来袭激光的能量或功率经过各种途径进行系统上的激光能量或功率大幅度降低，使其达不到光电探测系统的测系统。的目前激光防护即激光限幅的主要目的是为了防止重要目盲，防止光电子元件因为激光的照射而超过最大负载值或深度饱和幅的原理来分，主要可以分为以下三类：基于线性光学原理构成的原理的激光限幅、基于相变原理的激光限幅。照效应，激光照射会产生热效应，使得被辐照材料温度升高，而氧以用来实现激光限幅。其中 VO2、V3O2和 V2O5都可发生半导体相 MST 转变[44]。拿 VO2来说，相变前的单斜畸变金红石结构属于半远红外波段高透过。随着温度升高，相变后变为四方金红石结构属2中远红外波段低透过。虽然 V3O2和 V2O5也具有类似性质[45-47]。但2，而 V2O5对于激光的响应能力不如 VO2。VO2在波段范围、响应适合于作为中红外波段光电探测系统的激光限幅材料。其对来袭激进而达到激光限幅效果，同时其相变前的高红外透过率也使得其对影响较小。氧化钒涂层的透射率相变示意图见图 1.5[48]。

化趋势进行仿真研究，通过镀制增透膜系以及掺杂的方法，分别对增强来袭激光的灵敏度方面做出研究。选择靶材分析比较研究背景研究方法涂层基于激光限幅的 VO2涂层研究制备方法 表征磁控溅射法 激光限幅性能 组织成VO2靶 高低温透过率XRD理论计算 正交实验

激光限幅二氧化钒涂层制备及性能研究控溅射原理与设备介绍备介绍用 DE500 真空镀膜系统制备氧化钒涂层，如图 2.1 所示。DE500 真空镀膜；主真空室配置 3 个强磁磁控溅射靶枪和 1 个热蒸发源；磁控溅射靶枪可备两台 500WDC 电源，一台 300WRF 电源，可以溅射金属、非金属以及采用机械手送样，在不破真空的情况下将样品传送到主真空室；每个腔室泵、阀门、真空计等，可以独立操作；整机采用计算机+PLC 全自动控制；一键抽真空，一键充气，全自动送样取样；温度控制和气体压力控制，工艺更加稳定；整个系统水、电、气采用集中供应管理方式，并且配有停车装置，具有过压、欠压和相序保护；系统使用专用底线，具有安全可
【参考文献】

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本文编号：2894433