[發明專利]一種基于超薄摻雜金屬/介質復合結構的電磁屏蔽曲面光學窗

有效

• 申請號: 202110061140.X
• 申請日: 2021-01-18
• 公開（公告）號: CN112888288B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 王赫巖;陸振剛;譚久彬
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H05K9/00
• 分類號: H05K9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種基于超薄摻雜金屬/介質復合結構的電磁屏蔽曲面光學窗屬于光學透明件電磁屏蔽領域。該曲面透明電磁屏蔽器件在曲面襯底上依次沉積介質膜和超薄金屬薄膜形成復合結構，并利用共摻雜沉積方法在超薄厚度條件下得到表面連續、粗糙度極低的高質量摻雜金屬膜，為大尺寸曲面光窗電磁屏蔽提供了新型解決途徑。由于超薄摻雜金屬薄膜與介質膜厚度均在幾十納米以下，遠遠小于微波段電磁波波長，可以提供穩定的強電磁反射，極大地拓寬了電磁屏蔽帶寬，解決金屬網柵結構由于周期性開孔電磁屏蔽帶寬嚴重受限的問題。同時，通過調控超薄金屬/介質單元數量控制復合結構的透光率和電磁屏蔽效率，并實現寬頻帶范圍內的強電磁屏蔽。進一步，通過設計超薄摻雜金屬與介質單元厚度與單元數的組合實現復合結構對可見光的耦合傳輸，實現良好的光學通透性。

技術領域

本發明屬于光學透明件電磁屏蔽領域，特別涉及一種基于超薄摻雜金屬/介質復合結構的電磁屏蔽曲面光學窗。

背景技術

從廣播、電視、雷達、衛星通訊與導航、移動通信到無線定位、醫療診斷等，電磁波技術廣泛應用于人們日常生活和生產的各個領域。尤其是伴隨著電磁波通訊技術的不斷發展，發射和接收電磁波的終端設備成數量級的增長，電磁波應用波段不斷被展寬，并且電磁波發射功率不斷增強，造成了日益嚴重的電磁污染問題。其影響之一是，電磁輻射波譜的展寬和電磁輻射功率的增強帶來了嚴重的電磁干擾，極大地影響了電子系統的穩定性并帶來了相應的電子安全性問題，同時也會給人體健康帶來危害。

電磁干擾通常可以通過密閉金屬殼體或者涂覆吸波材料解決，然而，該方法不能解決需要視覺觀測場合下的電磁干擾屏蔽—也就是透明電磁屏蔽，這也是電磁屏蔽領域的一個公認的熱點和難點問題。其實際應用方面，包括一切同時需要滿足視覺可見和電磁隔離的場合，如航空航天設備中飛行器/衛星光窗、艦船/汽車光窗、光學儀器光窗、商用高精度儀器的顯示設備，醫用電磁隔離室觀察窗和民用手機觸屏、顯示器等。尤其是在尖端航空航天領域中，透明電磁隱身是當前最具有前沿性和挑戰性的課題之一。

最近，隨著5G和新型探測與遙感等技術的快速發展，對透明電磁屏蔽技術提出了兩個十分迫切的新需求。第一個迫切需求是發展具有寬頻帶電磁屏蔽能力的光學透明器件。伴隨著電磁波通訊技術的不斷發展，空間中電磁波信號頻率成分愈發復雜。第二個迫切需求是發展曲面透明電磁屏蔽技術，它打破傳統光學窗以平面為主的現狀，曲面光窗符合空氣動力學原理，然而由于在曲面上加工微細結構十分困難，依賴特種加工設備并且存在效率低、成本高等問題，無法實現大面積以及高性能的曲面電磁屏蔽結構。

1.專利200810063988.0“一種具有雙層方格金屬網柵結構的電磁屏蔽光學窗”描述了一種由結構參數相同的方格金屬網柵或金屬絲網平行放置于光學窗或透明襯底兩側構成的電磁屏蔽光學窗，大幅度提高了電磁屏蔽效率。

2.專利200810063987.6“一種具有雙層圓環金屬網柵結構的電磁屏蔽光學窗”描述了一種由兩層圓環金屬網柵加載于光學窗兩側構成的電磁屏蔽光學窗，解決了高透光率和強電磁屏蔽效率不能同時兼顧的問題。

3.專利201410051497.X“具有同心圓環的多周期主從嵌套圓環陣列電磁屏蔽光窗”描述了一種用于實現光學窗電磁屏蔽功能的多周期同心圓環嵌套的金屬網柵結構，該結構使得高級衍射造成的雜散光得到了一定的均化，減小了網柵對光窗成像質量的影響。

4.專利201410051496.5“雙層交錯多周期金屬圓環嵌套陣列的電磁屏蔽光窗”描述了一種由兩層交錯排列的金屬網柵構成的電磁屏蔽光窗，顯著降低了網柵衍射光強分布的不均勻性，減小對成像的影響。

5.專利201510262958.2、201510262957.8、201510262996.8、201510262998.7都是基于裂痕網柵的制作方法，該網柵屬于隨機網柵的一種。是利用特定條件下，掩模液自然干燥形成裂紋模板，利用該模板制作裂痕網柵，可以有效降低最大高級次衍射，但是由于裂紋是通過自然形成，導致網柵具有不可控性，無法確保透光性、電磁屏蔽效率和高級次衍射能量分布均勻性，且多次試驗會造成成本的上升。