一种基于DBR-金属的红外与激光兼容隐身膜系结构制造技术

本申请涉及光学选择性反射结构技术领域，具体为一种基于DBR

【技术实现步骤摘要】
一种基于DBR
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金属的红外与激光兼容隐身膜系结构


[0001]本申请涉及光学选择性反射结构
，具体为一种基于DBR
‑
金属的红外与激光兼容隐身膜系结构。

技术介绍

[0002]随着探测技术朝着多波段复合探测的方向发展，被探测目标面临着红外探测和激光探测双重威胁甚至多重威胁，单一波段的隐身技术，已经无法适应其生存，为了减少目标被探测器发现的概率，需要进一步研究如何实现多波段环境下的兼容隐身性能。
[0003](1)红外探测设备应用于对目标的识别与跟踪，其中3～5微米和7～14微米为红外探测器的实际工作波段，即中远红外波段，它是靠接受目标自身辐射的能量来发现识别的，因而红外隐身材料需要具备高反射率，来降低表面的辐射，实现隐身；(2)激光探测器基于目标的高反射性来确定目标位置，如使用广泛的工作波长为10.6微米的CO2激光器。激光隐身的原理是通过减少目标对激光的反射信号，吸收或者衍射来自目标的电磁波，使目标的反射波不被激光探测器接收，从而赋予目标低的可探测性。激光隐身材料最根本的要求是达到在激光工作范围处保持低反射率。
[0004]为实现两种目标能够同时实现，一方面要保证其在中远红外波段的高反射率，另一方面还要维持其在特定激光波长处即10.6微米处的低反射率，而红外隐身材料通常为涂层材料，激光隐身材料分为涂料型和结构型，这些常规意义上的材料，难以同时达到二者兼容的要求。
[0005]分布式布拉格反射镜(DBR)是波导和光纤中使用的反射镜，与普通金属反射镜相比，前者在光和红外频率上的损耗极低。其结构由高折射率和低折射率交替的周期性薄层材料形成，其中第一层和最后一层被选择为具有高折射率。因此，如何基于分布式布拉格反射镜(DBR)工作机理来进行光子晶体膜层的设计，使隐身功能的薄膜结构，同时具备在中远红外达到高反射率，且10.6微米波段处低反射率为本领域亟待解决的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术为解决同时具备在中远红外达到高反射率，且10.6微米波段处激光低反射率的反射材料的制备的技术问题，提供了一种基于DBR
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金属的红外与激光兼容隐身膜系结构。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种基于DBR
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金属的红外与激光兼容隐身膜系结构，为Ge
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Al2O3‑
Ag型结构。
[0008]具体地，一种基于DBR
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金属的红外与激光兼容隐身膜系结构，结构为：SUB|Ag/Ge(A)/Al2O3(B)/Ge(A1)/Al2O3(B1)/Al2O3(B)/Ge(A)|AIR，该结构较好的达到本专利技术的要求，完美的实现中远红外与10600nm激光兼容隐身性能。
[0009]所述Ag厚度为96nm
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963nm。
[0010]进一步的，A和A1分别可以取值663nm、1325nm；B和B1分别可以取值3786nm、7571nm。
[0011]最优化结构为SUB|Ag(963nm)/Ge(663nm)/Al2O3(3786nm)/Ge(1325nm)/Al2O3(7571nm)/Al2O3(3786nm)/Ge(663nm)|AIR。
[0012]该结构较好的达到本专利技术的要求，完美的实现中远红外与10600nm激光兼容隐身性能。
[0013]本专利技术基于分布式布拉格反射镜(DBR)原理，利用COMSOL软件建模仿真，模型由折射率n
s
＝1.5的基板的单个域组成，中心波长设置为10600nm，入射波为平面波。建模域的外部是折射率n
a
＝1.0的空气。在基板表面默认的材料不连续边界条件下，添加了许多介电薄膜特征来表示交替层。
[0014]基于较大的折射率比可以获得较宽的光子带隙，采用高折射率比的介质层构成DBR不仅扩宽了吸收光谱，同时还可获得高反射率，设计了两种DBR结构，其中，DBR
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1由Ge和Al2O3组成，DBR
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2由AZO和CaF2组成。Ge和AZO作为高折射率介质层，Al2O3和CaF2作为低折射率介质层。在波长为10600nm时，DBR
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1结构中，Ge折射率为Al2O3折射率为DBR
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2结构中，AZO的折射率为CaF2的折射率为
[0015]本专利技术技术方案设计的DBR
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1：Ge
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Al2O3型DBR结构为：SUB|ABA1B1BA|AIR，如图1(a)所示，一共包含六层薄膜，其中SUB为基底，AIR为空气，A和A1表示Ge层的厚度，B和B1表示Al2O3的厚度。A的厚度是663nm，即A1的厚度为1325nm，即B的厚度为3786nm，即B1的厚度为7571nm，即
[0016]本专利技术技术方案设计DBR
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2：AZO
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CaF2型DBR结构为：SUB|ABB1A1BA|AIR，如图1(b)所示，一共包含六层薄膜，其中SUB为基底，AIR为空气，A和A1为AZO(掺铝氧化锌)，A的厚度为即676nm。A1的厚度为即1352nm。B为低折射率材料CaF2，B的厚度为即4140nm。B1的厚度为即8281nm。
[0017]本专利技术基于分布式布拉格原理(DBR)，设计了两种结构，分别为Ge
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Al2O3型DBR结构和AZO
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CaF2型DBR结构，二者都是在中远红外波段含缺陷的一维金属光子晶体薄膜的DBR结构模型。
[0018]Ge
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Al2O3型DBR结构为：SUB|Ge(663nm)/Al2O3(3786nm)/Ge(1325nm)/Al2O3(7571nm)/Al2O3(3786nm)/Ge(663nm)|AIR，其在中远红外波段成功达到了高反射率，且在10600nm处实现了“光谱挖孔”低反射率。缺陷层方面，缺陷层厚度增大时，反射率光谱图中，反射谷增多，缺陷态的宽度变窄。周期数方面，改变周期数，反射谷个数改变，随周期数的增加，反射谷带隙特征加剧。
[0019]AZO
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CaF2型DBR结构为：SUB|AZO(676nm)/CaF2(4140nm)/CaF2(8281nm)/AZO(1352nm)/CaF2(4140nm)/AZO(676nm)|AIR，其在中远红外波段达到了高反射，且在10600nm处达到了低反射。缺陷层方面，缺陷层厚度减小，在10600nm处将不会出现低反射。缺陷层厚度增大，反射谷个数增多，在10600nm处的低反射不变，反射率都为4％，但此处缺陷态宽度变窄。周期性的影响，改变周期数，反射谷个数改变，随周期数的增加，反射谷带隙特征加剧。
[0020]通过对上述两个结构对比、优选，选定Ge型DBR结构更好，并对其结构进行了进一
步的优化，优化方案为原有结构基础上，在结构最内层靠本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于DBR
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金属的红外与激光兼容隐身膜系结构，其特征为：所述膜系结构为Ge
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Al2O3型结构，所述膜系结构中，靠近基底层设置有Ag层。2.根据权利要求1所述的一种基于DBR
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金属的红外与激光兼容隐身膜系结构，其特征在于，所述膜系结构为：SUB|Ag/Ge(A)/Al2O3(B)/Ge(A1)/Al2O3(B1)/Al2O3(B)/Ge(A)|AIR，A和A1表示对应Ge层的厚度，B和B1表示对应Al2O3的厚度，SUB表示基底层，AIR表示空气层。3.根据权利要求2所述的一种基于DBR
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金属的红...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵亚丽，段渊泓，张凤英，高佳琦，张德平，
申请(专利权)人：晋中学院，
类型：发明
国别省市：