为了探究VO2薄膜受激光辐照的温度场分布, 以及1 064 nm激光直接辐照100 s内至相变的激光功率密度阈值, 并比较近红外和中红外波段透过率调制特性差异。首先基于COMSOL建立了薄膜受激光辐照的模型并进行了温度场仿真, 然后分别测试了薄膜正反面被不同功率密度的1 064 nm激光辐照100 s内激光透过率随时间响应特性。实验中的VO2薄膜利用分子束外延法在Al2O3基底上制备得到。仿真结果表明, 激光功率密度为25 W瘙
簚mm-2时,50 nm厚薄膜在被辐照1 ms时间内即达到相变温度。经激光辐照实验发现: 50 nm厚的VO2薄膜正反面受1 064 nm激光直接辐照100 s内至相变的功率密度阈值分别为4.1 W瘙
簚mm-2和5.39 W瘙
簚mm-2。30 nm厚VO2薄膜对1 064 nmn激光的透过率调制深度约为13%, 对3 459 nm激光透过率调制深度约62%, 说明VO2薄膜对近红外透过率调制特性不明显。

为了给VO2薄膜在定向红外对抗系统防护方面的应用提供理论依据, 我们用透过率调制深度表征VO2薄膜在中红外波段的相变特性。本实验利用分子束外延法(MBE)制备VO2外延单晶薄膜, 经XRD、AFM表征, 发现其具有(020)择优取向、纯度较高, 薄膜表面平整、均匀且致密。经VU-Vis-IR测量发现其近红外透过率相变特性显著, 但在紫外和可见光范围内透过率相变特性较不明显。然后我们对制备时间为30 min、40 min的两组薄膜分别进行25~70 ℃的升温和降温实验, 观察其对波长为3 459 nm、脉宽50 ns、重频50 kHz、功率密度0.14 W/cm2的中红外激光的透过率变化, 并比较两组薄膜的温滞曲线特性。实验发现它们对中红外透过率的调制深度均可达60%以上, 前者比后者对中红外的调制深度高出约4%。这说明利用分子束外延法制备的VO2单晶薄膜具有良好的中红外调制特性, 且调制深度和膜厚有关。进一步表明了利用VO2薄膜实现中红外激光防护具有一定的可行性。