一種新型光纖面陣及其制備方法
【專利摘要】一種新型光纖面陣，屬于紅外半實(shí)物仿真【技術(shù)領(lǐng)域】。通過(guò)采用在光纖-基底與可見光-紅外能量轉(zhuǎn)換膜之間引入紅外反射膜系，來(lái)解決現(xiàn)有光纖面陣設(shè)計(jì)中存在的受熱變形以及串?dāng)_等問(wèn)題。通過(guò)引入紅外反射膜，使得可見光沿光纖-基底傳到可見光-紅外能量轉(zhuǎn)換膜后，所轉(zhuǎn)化的紅外能量不能傳播到光纖-基底材料，只能向發(fā)射端傳播，有效隔絕了紅外輻射熱量，并且可以有效提高紅外輻射能量的利用率，提高光纖面陣的能量輸出效率。本發(fā)明可應(yīng)用于紅外成像半實(shí)物仿真【技術(shù)領(lǐng)域】。
【專利說(shuō)明】一種新型光纖面陣及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及紅外成像技術(shù)，尤其涉及一種新型光纖面陣及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]紅外成像技術(shù)是近幾年來(lái)發(fā)展比較快的光電子成像技術(shù)之一，其本質(zhì)是利用目標(biāo)與背景的熱輻射差，形成目標(biāo)與周圍景物的圖像。紅外成像技術(shù)具有目標(biāo)識(shí)別能力強(qiáng)、探測(cè)距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，具有重要應(yīng)用前景。
[0003]隨著現(xiàn)代紅外成像器件性能的不斷提高，對(duì)紅外場(chǎng)景生成技術(shù)的要求也越來(lái)越高。光纖面陣成像轉(zhuǎn)換器是多通道微波/紅外成像復(fù)合目標(biāo)系統(tǒng)的重要組成部分，主要用于半實(shí)物仿真中的紅外場(chǎng)景生成，可以提供包括目標(biāo)、干擾和背景的紅外成像場(chǎng)景的輻射特性模擬。光纖面陣成像轉(zhuǎn)換器樣片的研制可以為轉(zhuǎn)換器關(guān)鍵技術(shù)研究工作提供相關(guān)的測(cè)試結(jié)果和后續(xù)改進(jìn)的依據(jù)。
[0004]現(xiàn)有光纖面陣的結(jié)構(gòu)包括光纖-基底和可見光-紅外能量轉(zhuǎn)換膜兩部分。但是由于基底材料與可見光-紅外能量轉(zhuǎn)換膜之間不存在隔離結(jié)構(gòu)，所以可見光-紅外能量轉(zhuǎn)換膜吸收可見光后將會(huì)向外和基底方向同時(shí)發(fā)射紅外福射，導(dǎo)致光纖-基底受熱過(guò)多產(chǎn)生形變和光纖單元間串?dāng)_。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種新型光纖面陣及其制備方法。
[0006]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案為:一種新型光纖面陣，包括可見光-紅外能量轉(zhuǎn)換膜、紅外反射膜和光纖-基底，所述光纖-基底為經(jīng)刻蝕形成的一體化結(jié)構(gòu)，在光纖-基底的各個(gè)光纖端面上設(shè)置紅外反射膜，紅外反射膜的上方鍍有可見光-紅外能量轉(zhuǎn)換膜。
[0007]所述可見光-紅外能量轉(zhuǎn)換膜是厚度為IOOnm的金屬Al,紅外反射膜為兩種不同折射率材料形成的一維光子晶體結(jié)構(gòu)，光纖-基底的材料為Si02。
[0008]所述的紅外反射膜由一維光子晶體(AB)5構(gòu)成，其中兩種不同折射率材料A和B分別為Ge和ZnSe，兩種材料厚度分別為240.2nm和397.3nm。
[0009]一種制備新型光纖面陣的方法，包括以下步驟:
[0010]步驟1、采用薄膜生長(zhǎng)技術(shù)在襯底材料上交替生長(zhǎng)一維光子晶體結(jié)構(gòu)的紅外反射膜，所述襯底材料SiO2,紅外反射膜為A材料Ge和B材料ZnSe交替構(gòu)成，共10層，A和B兩種材料厚度分別為240.2nm和397.3nm ；
[0011 ] 步驟2、在紅外反射膜的上方濺射可見光-紅外能量轉(zhuǎn)換膜，所述可見光-紅外能量轉(zhuǎn)換膜為IOOnm的金屬Al ；
[0012]步驟3、將步驟2的樣片表面涂覆光刻膠，然后采用光刻機(jī)曝光，接著將樣片進(jìn)行顯影，使其形成光纖圖案，然后進(jìn)行烘烤堅(jiān)膜；
[0013]步驟4、采用電子束蒸發(fā)設(shè)備在步驟3的樣片上蒸發(fā)一層金屬膜，所述金屬膜為Cr，厚度為200nm;[0014]步驟5、采用有機(jī)溶劑溶解光刻膠實(shí)現(xiàn)圖案反轉(zhuǎn)，即溶解掉光刻膠同時(shí)光刻膠上面覆蓋的金屬Cr也被移除；
[0015]步驟6、采用反應(yīng)離子刻蝕系統(tǒng)刻蝕樣片，使其形成各個(gè)柱狀的光纖結(jié)構(gòu)，然后采用酸溶液去除表面殘余的金屬；所述酸溶液為20%的鹽酸。
[0016]步驟7、將樣片用N2吹干，即可得到新型光纖面陣。
[0017]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為:1)本發(fā)明通過(guò)利用一維光子晶體帶通濾波原理設(shè)計(jì)紅外反射膜，該紅外反射膜通過(guò)采用在可見光與中波紅外具有較好透過(guò)率的兩種不同折射率材料形成的一維光子晶體結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了透射可見光反射紅外光的膜系設(shè)計(jì)；2)本發(fā)明在傳統(tǒng)的光纖面陣設(shè)計(jì)中引入紅外反射膜，實(shí)現(xiàn)透射可見光反射紅外光，從而有效隔絕可見光-紅外能量轉(zhuǎn)換膜、光纖-基底之間的紅外輻射能量，實(shí)現(xiàn)降低基底材料形變與光纖單元串?dāng)_目的，并且可以有效提高紅外輻射能量的利用率。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是新型光纖面陣設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2是紅外反射膜結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖3是新型光纖面陣工作原理示意圖。
[0021]圖4是新型光纖面陣制備流程示意圖，其中圖(a)為襯底結(jié)構(gòu)示意圖，圖(b)為生長(zhǎng)紅外反射膜后結(jié)構(gòu)示意圖，圖(C)為蒸鍍可見光-紅外能量轉(zhuǎn)換膜后結(jié)構(gòu)示意圖，圖(d)為涂覆光刻膠后結(jié)構(gòu)示意圖，圖(e)曝光顯影后結(jié)構(gòu)示意圖，圖(f )為蒸鍍Cr后結(jié)構(gòu)示意圖，圖(g)為圖案反轉(zhuǎn)工藝后結(jié)構(gòu)不意圖，圖(h)為刻蝕后結(jié)構(gòu)不意圖，圖(i )為Ife清洗后結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]結(jié)合圖1、圖2和圖3，本發(fā)明的一種新型光纖面陣，包括可見光-紅外能量轉(zhuǎn)換膜1、紅外反射膜2和光纖-基底3，所述光纖-基底3為經(jīng)刻蝕形成的一體化結(jié)構(gòu)，在光纖-基底3的各個(gè)光纖端面上設(shè)置紅外反射膜2，紅外反射膜2的上方鍍有可見光-紅外能量轉(zhuǎn)換膜I。
[0023]所述可見光-紅外能量轉(zhuǎn)換膜I是厚度為IOOnm的金屬Al,紅外反射膜2為兩種不同折射率材料形成的一維光子晶體結(jié)構(gòu)，光纖-基底3的材料為Si02。
[0024]所述的紅外反射膜2由一維光子晶體(AB)5構(gòu)成，其中兩種不同折射率材料A和B分別為Ge和ZnSe，兩種材料厚度分別為240.2nm和397.3nm。
[0025]所述紅外反射膜2在可見光范圍透射，3?5 μ m波長(zhǎng)范圍反射(反射率>80%)。
[0026]一種制備上述新型光纖面陣的方法，包括以下步驟:
[0027]步驟1、采用薄膜生長(zhǎng)技術(shù)在襯底材料上交替生長(zhǎng)一維光子晶體結(jié)構(gòu)的紅外反射膜2，所述襯底材料SiO2,紅外反射膜2為A材料Ge和B材料ZnSe交替構(gòu)成，共10層，A和B兩種材料厚度分別為240.2nm和397.3nm ;具體如圖4(b)所示。紅外反射膜結(jié)構(gòu)見圖2。
[0028]步驟2、在紅外反射膜2的上方濺射可見光-紅外能量轉(zhuǎn)換膜1，所述可見光-紅外能量轉(zhuǎn)換膜I為IOOnm的金屬Al ;具體如圖4(c)所示。
[0029]步驟3、將步驟2的樣片表面涂覆光刻膠，然后采用光刻機(jī)曝光，接著將樣片進(jìn)行顯影，使其形成光纖圖案，然后進(jìn)行烘烤堅(jiān)膜；具體如圖4(d)_(e)所示。
[0030]步驟4、采用電子束蒸發(fā)設(shè)備在步驟3的樣片上蒸發(fā)一層金屬膜，所述金屬膜為Cr，厚度為200nm ;具體如圖4(f)所示。
[0031]步驟5、采用有機(jī)溶劑溶解光刻膠實(shí)現(xiàn)圖案反轉(zhuǎn)，即溶解掉光刻膠同時(shí)光刻膠上面覆蓋的金屬Cr也被移除；具體如圖4(g)所示。
[0032]步驟6、采用反應(yīng)離子刻蝕系統(tǒng)刻蝕樣片，使其形成各個(gè)柱狀的光纖結(jié)構(gòu)，然后采用酸溶液去除表面殘余的金屬；所述酸溶液為20%的鹽酸。具體如圖4(h)所示。
[0033]步驟7、將樣片用N2吹干，即可得到新型光纖面陣。具體如圖4(i)所示。
[0034]本發(fā)明在傳統(tǒng)的光纖面陣設(shè)計(jì)中引入紅外反射膜，實(shí)現(xiàn)透射可見光反射紅外光，從而有效隔絕可見光-紅外能量轉(zhuǎn)換膜、光纖-基底之間的紅外輻射能量，實(shí)現(xiàn)降低基底材料形變與光纖單元串?dāng)_目的，并且可以有效提高紅外輻射能量的利用率。
【權(quán)利要求】
1.一種新型光纖面陣，其特征在于，包括可見光-紅外能量轉(zhuǎn)換膜[I]、紅外反射膜[2]和光纖-基底[3]，所述光纖-基底[3]為經(jīng)刻蝕形成的一體化結(jié)構(gòu)，在光纖-基底[3]的各個(gè)光纖端面上設(shè)置紅外反射膜[2]，紅外反射膜[2]的上方鍍有可見光-紅外能量轉(zhuǎn)換膜[I]。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型光纖面陣，其特征在于，所述可見光-紅外能量轉(zhuǎn)換膜[1]是厚度為IOOnm的金屬Al，紅外反射膜[2]為兩種不同折射率材料形成的一維光子晶體結(jié)構(gòu)，光纖-基底[3]的材料為Si02。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型光纖面陣，其特征在于，所述的紅外反射膜[2]由一維光子晶體(AB)5構(gòu)成，其中兩種不同折射率材料A和B分別為Ge和ZnSe，兩種材料厚度分別為 240.2nm 和 397.3nm。
4.一種制備權(quán)利要求1所述新型光纖面陣的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1、采用薄膜生長(zhǎng)技術(shù)在襯底材料上交替生長(zhǎng)一維光子晶體結(jié)構(gòu)的紅外反射膜[2]，所述襯底材料SiO2,紅外反射膜[2]為A材料Ge和B材料ZnSe交替構(gòu)成，共10層，A和B兩種材料厚度分別為240.2nm和397.3nm ； 步驟2、在紅外反射膜[2]的上方濺射可見光-紅外能量轉(zhuǎn)換膜[1]，所述可見光-紅外能量轉(zhuǎn)換膜[I]為IOOnm的金屬Al ； 步驟3、將步驟2的樣片表面涂覆光刻膠，然后采用光刻機(jī)曝光，接著將樣片進(jìn)行顯影，使其形成光纖圖案，然后進(jìn)行烘烤堅(jiān)膜； 步驟4、采用電子束蒸發(fā)設(shè)備在步驟3的樣片上蒸發(fā)一層金屬膜，所述金屬膜為Cr，厚度為200nm ； 步驟5、采用有機(jī)溶劑溶解光刻膠實(shí)現(xiàn)圖案反轉(zhuǎn)，即溶解掉光刻膠同時(shí)光刻膠上面覆蓋的金屬Cr也被移除； 步驟6、采用反應(yīng)離子刻蝕系統(tǒng)刻蝕樣片，使其形成各個(gè)柱狀的光纖結(jié)構(gòu)，然后采用酸溶液去除表面殘余的金屬； 步驟7、將樣片用N2吹干，即可得到新型光纖面陣。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備新型光纖面陣的方法，其特征在于，步驟6中酸溶液為20%的鹽酸。
【文檔編號(hào)】G01J5/08GK103558656SQ201310512120
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月27日
【發(fā)明者】賈巍, 蔣立勇, 張偉 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)