[發(fā)明專利]基于多周期金屬圓環(huán)二維正交嵌套陣列的電磁屏蔽光窗

有效

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• 申請日: 2014-02-14
• 公開（公告）號: CN103813700A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 譚久彬;陸振剛
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H05K9/00
• 分類號: H05K9/00
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)透明件電磁屏蔽領(lǐng)域，特別涉及一種基于多周期金屬圓環(huán)二維正交嵌套陣列的電磁屏蔽光窗。

背景技術(shù)

隨著電磁波應(yīng)用頻譜的展寬和強度的增加，對航天航空裝備、先進光學(xué)儀器、通訊設(shè)備、醫(yī)療診斷儀器和保密設(shè)施等領(lǐng)域應(yīng)用的電磁屏蔽光窗的要求越來越高，主要是要求光窗具有超強的寬波段電磁屏蔽能力的同時，還具有極高的透光率，對光學(xué)成像、觀測、探測的影響越小越好。比如，航天航空裝備領(lǐng)域中飛行器的光窗，必須高品質(zhì)的實現(xiàn)艙內(nèi)外的電磁信號隔離，一方面屏蔽外部電磁干擾和有害電磁信號，以免造成艙內(nèi)電子設(shè)備失效，一方面防止艙內(nèi)電子設(shè)備工作時電磁信號透出光窗造成電磁泄漏，但光窗的透光性是其必備的功能，對光窗進行電磁屏蔽應(yīng)盡可能的減小對其透明性的影響，特別是盡可能的不影響光學(xué)探測或光學(xué)成像功能；與此類似，先進光學(xué)儀器的光窗也要有盡可能高的透光率和盡可能低的成像質(zhì)量影響，以實現(xiàn)高品質(zhì)的探測和測量，同時要防止電磁干擾對儀器內(nèi)部光電探測器件的影響；對于黨政機關(guān)、軍事指揮場所、重要科研單位的保密建筑設(shè)施，需要對其房屋的窗玻璃在保證采光性的同時，進行電磁屏蔽設(shè)計，以防止室內(nèi)電腦等電子設(shè)備工作時重要信息以電磁輻射形式向窗外傳播造成泄密；醫(yī)療用電磁隔離室光窗要保證室內(nèi)的電磁波絕大部分被屏蔽而防止室外操作人員長期被電磁波輻射而損害健康，等等。目前這類光窗的電磁屏蔽主要采用透明導(dǎo)電薄膜、金屬誘導(dǎo)透射型多層膜結(jié)構(gòu)、帶阻型頻率選擇表面和具有毫米亞毫米周期的金屬網(wǎng)柵等。

透明導(dǎo)電薄膜是一種以氧化銦錫為主要材料的透明金屬氧化物薄膜，常應(yīng)用于可見光波段透明的場合，但是不能兼顧較寬的透光波段，雖具有較寬的微波屏蔽波段但屏蔽能力不強。金屬誘導(dǎo)透射型多層膜結(jié)構(gòu)采用多層薄金屬膜與介質(zhì)膜復(fù)合結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)對電磁波的屏蔽，對低頻微波屏蔽能力較強，透光區(qū)域主要為可見光和紫外光，但透光率不高。頻率選擇表面采用周期性諧振單元結(jié)構(gòu)實現(xiàn)帶通或帶阻濾波器功能，由于其金屬覆蓋率較高，能夠很好地反射工作頻帶以外的干擾電磁波，但是光學(xué)透光率較低，降低了光學(xué)探測的成像質(zhì)量，給光學(xué)圖像處理、模式識別、目標(biāo)搜索和跟蹤帶來了困難。綜上所述，同時滿足光窗的寬波段高透光率和寬頻段電磁屏蔽兩個要求，上述各技術(shù)方案均存在明顯不足。相比而言，具有毫米亞毫米周期的金屬網(wǎng)柵，由于其周期比干擾電磁波長小得多，可以實現(xiàn)較強的低頻寬波段電磁屏蔽；而金屬網(wǎng)柵周期又遠(yuǎn)大于光學(xué)波長，可以保證光學(xué)波段的透光率。因此，毫米亞毫米周期的金屬網(wǎng)柵具有良好的透明導(dǎo)電性能，可滿足光窗對高透光率和寬頻段電磁屏蔽的要求，在光窗電磁屏蔽技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用：

1.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)域的透光率達到50％以上。

2.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。

3.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)線或者緯線有一定的夾角，以達到克服莫爾條紋現(xiàn)象，實現(xiàn)更清晰的視野。

4.專利02157954.7“高屏效防信息泄漏玻璃”在金屬絲網(wǎng)兩側(cè)各有一層聚碳酸脂膠片，膠片外側(cè)各貼附一層玻璃，最后熱壓而成電磁屏蔽結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在透光率達到60％的情況下，具有較強的屏蔽效率。

5.專利200610084149.8“電磁波屏蔽薄膜及其制造方法”描述了一種由光刻工藝形成的具有金屬網(wǎng)狀圖案的高透明電磁屏蔽薄膜，該發(fā)明的主要目的在于減少金屬耗用量和克服在金屬層和薄膜基材之間使用固化膠造成的環(huán)境污染。

6.美國專利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，用于實現(xiàn)光窗的抗電磁干擾性能。

7.專利201010239355.8“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”描述了一種通過金屬網(wǎng)柵技術(shù)和共形光學(xué)窗技術(shù)實現(xiàn)的具有經(jīng)緯形金屬網(wǎng)柵結(jié)構(gòu)的共形電磁屏蔽光學(xué)窗，主要解決共形光學(xué)窗金屬網(wǎng)柵的結(jié)構(gòu)設(shè)計問題，提高共形光學(xué)窗的電磁屏蔽性能。