1 长春理工大学，吉林 长春 130022
2 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
为了改善厚屏频率选择表面(FSS)的滤波特性，实现FSS在雷达天线罩上的应用，设计了具有圆孔单元的厚屏FSS结构，并将其单元内填充介质，制备出了相应的实验件。理论分析时，首先建立等效问题；接着用Floquet定理将无限大厚屏FSS上所有阵列单元的场展开为无穷多个平面电磁波；然后在单元边界处强加边界条件；最后用矩量法求解等效的磁场积分方程。在微波暗室测试后，发现测试值与计算值基本一致。结果表明：中心频率的变化主要取决于单元间距、入射角和介电常数等3个参数；其中，当单元间距由30 mm增加到36 mm，电磁波的入射角由10°增加到30°，填充介质的介电常数由2.5增加到7.0时，中心频率分别减小了2.1，1.5，1.9 GHz；另外，单元直径增大使得带宽增加，当单元直径由14 mm增加到17 mm，带宽增加了1.2 GHz。可以看出，改善厚屏FSS的传输特性是多参数优化的问题，如果合理选择填充介质并适当选取其他参数，能够获得理想的传输特性。
厚屏频率选择表面 矩量法 传输特性 等效问题 边界条件 thick-screen frequency selective surface moment method transmission property equivalent problem boundary condition
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
为了实现频率选择表面(FSS)的平顶传输特性,选取矩形栅格和传统圆环的组合图形为基本单元,设计了一种新型组合图形单元的FSS。利用谱域法对这种新型FSS的单屏结构进行理论计算和分析。计算结果表明,这种新型的FSS单屏结构能够给出陡峭边缘和平顶的宽频带传输特性,平顶带宽可达8 GHz; 同时能够把相邻很近的信号带分离开从而实现双重通信,例如在X波段和Ku波段的信号,并且对不同入射角度的电磁波保持稳定的双带特性。
表面光学 频率选择表面(FSS) 组合单元 谱域法 入射角
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林,长春,130033
2 中国科学院研究生院,北京,100039
3 长春理工大学理学院,吉林,长春,130022
基于模式匹配分析技术,对由2种尺寸不同的十字形单元组合成的十字形复合单元频率选择表面进行了理论分析;利用十字形孔径单元的电场基函数得出十字形复合孔径单元的电场基函数,计算结果表明,这种复合单元频率选择表面具有两个频段,在微波、红外乃至可见光波段上将有广泛的应用.
频率选择表面 双频段 基函数
1 中国科学院,长春光学精密机械与物理研究所,吉林,长春,130033
2 中国科学院,研究生院,北京,100049
3 长春理工大学,理学院,吉林,长春,130022
纬线与纬线相交可形成球面等距网栅,而采用"同心扫描"的运动方式可在凹球面上生成纬线."同心扫描"要求直写物镜光轴、直写物镜水平转轴、工件回转轴和工件分度轴四轴交于工件凹面球心.采用两两相交误差几何分析的方法,得到了同心误差与离焦量和栅距误差的变化关系:随着同心误差增加,系统离焦量和栅距误差也增加,且二者的变化趋势基本一致.因为网栅线宽一般要求达到微米量级,与之匹配的栅距则往往为几百微米,所以栅距误差与栅距相比可以忽略,系统离焦量对网栅线宽的影响却必须认真考虑.采用几何光学基本公式对物镜系统的进一步分析表明,为了制作细且均匀的网栅线条,必须采用小光斑,而小光斑对应的焦深也小,从而要求离焦量小,对同心误差要求严格;反之,则可放宽对同心误差的要求.
滤波器 电磁屏蔽 光刻 金属网栅 球面
1 中国科学院,长春光学精密机械与物理研究所,吉林,长春,130033
2 中国科学院,研究生院,北京,100039
3 吉林大学,机电设备研究所,吉林,长春,130022
研究了金属网栅结构参数对其光电特性的影响,并通过工艺实验结果测试,验证了分析计算成果.实验采用清洗、涂胶、光刻、显影、镀膜、去胶、电镀工艺流程,并用激光直写曝光代替掩模投影曝光.在MgF2基底上制作出线宽7 μm,周期400 μm的金属网栅,在3～5 μm波段上透过率大于75%(基底透过率为83%)、电磁屏蔽效率大于8 dB.结果表明:采用等效电路模型分析雷达波垂直入射时金属网栅屏蔽效率;用等效膜理论分析斜入射对屏蔽效率的影响是有效和简便的,通过遮拦比分析中心零级能量变化来说明金属网栅对红外透过的影响;金属网栅的光电特性的矛盾可以通过减小网栅线宽与周期的比值来解决,网栅周期与屏蔽波段密切相关,因此减小线宽对于满足其光电性能要求更为重要.
电磁屏蔽 透明导电膜 金属网栅
1 中国科学院,长春光学精密机械与物理研究所,吉林,长春,130033
2 中国科学院,研究生院,北京,100039
3 长春理工大学,理学院,吉林,长春130022
采用镀膜和光刻技术设计并制备出了2种衬底厚度不同的Y孔单元和Y环孔单元的FSS,在0°和45°入射角下分不同的极化波进行了测试,经对比研究发现,在大角度入射下Y环单元FSS比Y孔单元FSS有更为稳定的中心频率,更窄的带宽;Y环单元FSS对垂直和水平极化波的适应性更强,滤波特性较Y孔单元FSS更明显;介质厚度的变化对Y孔中心频率、带宽的影响要比Y环单元FSS的大得多.所以,从中心频率、带宽随介质衬底厚度、入射角度、不同极化方式的变化情况看,Y环单元比Y孔有更稳定的性能.
频率选择表面 垂直极化 水平极化
1 中国科学院,大连化学物理研究所,辽宁,大连,116023
2 中国科学院,长春光学精密机械与物理研究所,吉林,长春,130021
随着氧碘化学激光器(COIL)输出功率的不断提高,传统的膜系设计已不能满足要求.在倍频膜系的设计基础上,优化设计出了激光45°入射时对1 315 nm和632.8 nm双波长高反(HR)并在1 315 nm处具有90°位相延迟的高反射镜,其基底材料为融石英,高折射率材料为ZrO2,低折射率材料为SiO2.然后,采用电子束蒸发手段制备了口径为200mm的高反射位相延迟镜.最后对该延迟镜的性能进行了测试,结果表明:对632.8 nm波长的反射率大于等于95.0%,对1 315 nm波长的反射率大于等于99.8%,位相延迟在90.235°～95.586°范围内.
氧碘化学激光器 位相延迟 倍频膜系 COIL Phase retardance Multiple frequency film stacks
1 中国科学院,长春光学精密机械与物理研究所,吉林,长春,130033
2 山东省济宁市育才中学,山东,济宁,272000
介绍了薄膜偏振效应的基本理论.光学薄膜在光倾斜入射时可等效为一线偏振器和一位相延迟器,这一特性可以用琼斯算法进行描述.利用薄膜的这一特性可以消除光学系统中不想要的偏振效应以保持光的偏振状态,也可以用来制作薄膜位相延迟片.用琼斯算法对YAG激光用全反射角立方反射镜的偏振特性进行了分析,并利用薄膜的偏振特性设计了两膜系对其进行了补偿;最后对一全介质高反射膜的相移特性进行了分析和优化设计,得到了一偏振保持高反射膜.
光学薄膜 偏振效应 位相延迟 琼斯算法 角立方棱镜
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,应用光学国家重点实验室,吉林,长春,130022
从膜层内的驻波场分布和对膜系的相移要求出发,利用倍频的设计思想对氧碘激光腔内45°入射高反射镜进行优化设计,得出了满足对632.8nm和1 315nm双波长高反射,同时在1 315nm处有180°位相延迟的新膜系结构,与传统的设计膜系相比,此膜系大大降低了高折射率层的厚度,薄膜性能有望得到进一步提高.
高反射镜 倍频设计 位相延迟 场强分布 High reflection mirror Multiple frequency design Phase retard Electric field distribution
中国科学院长春光机与物理研究所应用光学国家重点实验室,吉林,长春,130022
介绍了利用激光直写光刻技术在200mm×200mm基片上制作线宽为5μm,周期为350μm的红外透明导电金属网栅的工艺过程,对激光直写光刻技术和机械刻划掩模接触光刻制作金属网栅结构的两种方法进行了比较,给出了激光直写制作金属网栅的优点.
激光直写光刻 掩模 金属网栅 电磁屏蔽
