[發(fā)明專利]一種具有經(jīng)緯形網(wǎng)柵結(jié)構(gòu)的電磁屏蔽共形光學(xué)窗

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010239355.8
• 申請(qǐng)日: 2010-07-28
• 公開（公告）號(hào): CN101917837A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚久彬;劉永猛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H05K9/00
• 分類號(hào): H05K9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于遙測(cè)遙感、醫(yī)療診斷、保密通訊、航空航天裝備等光學(xué)透明件的電磁屏蔽技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種具有經(jīng)緯形網(wǎng)柵結(jié)構(gòu)的電磁屏蔽共形光學(xué)窗。

背景技術(shù)

精密共形光學(xué)技術(shù)(Precision?Conformal?Optics?Technology)是基于空氣動(dòng)力學(xué)原理，打破傳統(tǒng)光學(xué)窗以平面和半球形為主的現(xiàn)狀，采用非球面技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)光學(xué)窗面型，縮減空氣阻力、提高飛行速度；精密共形光學(xué)的研究成員Raytheon公司于1999年獲得“共形光學(xué)”的國(guó)際專利“General?asphere-conic?conformal?optical?windows”，專利號(hào)WO?99/38033。

隨著空間電磁環(huán)境的日益復(fù)雜，遙測(cè)遙感、醫(yī)療診斷、保密通訊、航空航天等領(lǐng)域中的光學(xué)窗存在著嚴(yán)重的電磁干擾問題：不僅有來自核輻射、雷電脈沖、宇宙射線等空間干擾信號(hào)，還有電視廣播和衛(wèi)星通信等民用信號(hào)，更有微波武器和電磁炸彈等軍用干擾信號(hào)；由于光學(xué)窗的電磁通透性，上述電磁干擾信號(hào)將串入傳感、制導(dǎo)和引信系統(tǒng)，必將對(duì)信號(hào)提取、檢測(cè)及處理電路產(chǎn)生強(qiáng)電磁干擾，甚至導(dǎo)致光電探測(cè)器能量飽和、致盲、甚至被摧毀，嚴(yán)重影響了光電探測(cè)系統(tǒng)的正常工作。由此可見，光電探測(cè)系統(tǒng)存在的電磁干擾問題亟待解決。

目前，解決光學(xué)窗電磁干擾問題的措施主要采用透明導(dǎo)電薄膜、金屬誘導(dǎo)透射型薄膜、頻率選擇表面技術(shù)和金屬網(wǎng)柵技術(shù)等。

透明導(dǎo)電薄膜技術(shù)采用透明導(dǎo)電氧化物，如氧化銦錫薄膜，能實(shí)現(xiàn)對(duì)干擾電磁波的吸收，優(yōu)點(diǎn)是可見光透射率高，屏蔽頻段寬，缺點(diǎn)是紅外波長(zhǎng)透射率低，無法兼顧寬頻段的高透射率，因此應(yīng)用領(lǐng)域局限在可見光頻段。

金屬誘導(dǎo)透射型薄膜技術(shù)采用多層薄金屬膜與介質(zhì)膜結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)干擾電磁波的屏蔽，優(yōu)點(diǎn)是可用于紅外、可見光和紫外波長(zhǎng)，且抗電磁干擾性能好，缺點(diǎn)是透光率較低，還不能滿足光學(xué)制導(dǎo)對(duì)高透光率的要求。

頻率選擇表面技術(shù)采用周期性諧振單元結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)帶通型濾波器，已經(jīng)成功用于雷達(dá)罩隱身領(lǐng)域，其優(yōu)點(diǎn)是既能保證制導(dǎo)頻段的正常工作，又能反射工作頻帶以外的干擾電磁波，缺點(diǎn)是金屬覆蓋率較高，導(dǎo)致光學(xué)透光率較低，降低了光學(xué)制導(dǎo)的成像質(zhì)量，給光學(xué)圖像處理、模式識(shí)別、目標(biāo)搜索和跟蹤帶來困難，影響了光電制導(dǎo)的響應(yīng)速度和性能。

綜上所述，以上各種技術(shù)方案均無法同時(shí)滿足光學(xué)窗對(duì)高透光率和寬頻段電磁屏蔽的雙重要求。相比而言，金屬網(wǎng)柵具有優(yōu)良的透明導(dǎo)電性能，完全滿足光學(xué)窗對(duì)高透光率和寬頻段電磁屏蔽的雙重要求：金屬網(wǎng)柵的周期比干擾電磁波長(zhǎng)小得多，是一種亞波長(zhǎng)周期陣列結(jié)構(gòu)，干擾電磁波入射金屬網(wǎng)柵時(shí)，高階模衰減為倏逝波，占絕大部分能量的零級(jí)反射波被金屬網(wǎng)柵散射到其他方向上去，避免干擾電磁波進(jìn)入光學(xué)窗內(nèi)部形成強(qiáng)烈的腔體散射效應(yīng)，同時(shí)金屬網(wǎng)柵也屏蔽了光學(xué)窗內(nèi)儀器設(shè)備輻射的電磁波，降低了可探測(cè)性；與此同時(shí)，金屬網(wǎng)柵也屏蔽了干擾電磁波對(duì)光電制導(dǎo)系統(tǒng)正常工作的影響，達(dá)到電磁屏蔽的功效。在光學(xué)制導(dǎo)波段，由于金屬網(wǎng)柵周期遠(yuǎn)大于光學(xué)波長(zhǎng)，通光率很高，同時(shí)金屬線寬比光學(xué)波長(zhǎng)小得多，對(duì)光學(xué)成像系統(tǒng)的零級(jí)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)影響甚微，所以金屬網(wǎng)柵可以保證光學(xué)波長(zhǎng)的高透射率；此外，金屬網(wǎng)柵與框架相鏈接，還具有除霜霧、防靜電的功能，因此金屬網(wǎng)柵在光學(xué)窗電磁屏蔽技術(shù)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用：

1.美國(guó)專利US4871220“Short?wavelength?pass?filter?having?a?metal?mesh?on?a?semiconducting?substrate”描述了一種具有正方形結(jié)構(gòu)的金屬網(wǎng)柵，用于實(shí)現(xiàn)光學(xué)窗的抗電磁干擾性能；然而正方形結(jié)構(gòu)的金屬網(wǎng)柵難以實(shí)現(xiàn)在共形光學(xué)窗上均勻分布。

2.專利03135313.5“一種電磁屏蔽觀察窗”用單重或多重金屬絲網(wǎng)以及類半導(dǎo)體量子阱結(jié)構(gòu)組合成電磁屏蔽結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)10GHz以內(nèi)超過50dB的屏蔽效率，該結(jié)構(gòu)在可見光高透射區(qū)域的透光率達(dá)到50％以上；然而這種金屬網(wǎng)柵也難以實(shí)現(xiàn)在共形光學(xué)窗上均勻分布。

3.專利93242068.0“電磁屏蔽玻璃”在兩層玻璃之間夾導(dǎo)電金屬網(wǎng)，在玻璃外側(cè)用導(dǎo)電透明膜使之粘合在金屬窗框上以構(gòu)成電磁屏蔽結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)有一定的采光性；然而這種金屬網(wǎng)柵也難以實(shí)現(xiàn)在共形光學(xué)窗上均勻分布。

4.專利94231862.5“無莫爾條紋電磁屏蔽觀察窗”采用由兩層數(shù)目不同的金屬網(wǎng)平行放置，且它們經(jīng)線或則緯線有一定的夾角，以達(dá)到克服莫爾條紋現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)更清晰的視野；然而這種金屬網(wǎng)柵也難以實(shí)現(xiàn)在共形光學(xué)窗上均勻分布。