【摘 要】
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随着市场发展的需求不断提高,全天时探测器在日常生活中的应用日益广泛。全天时探测器顾名思义就是可以实现白天和黑夜全天时成像,在日常生活和国防军事中起着重要作用。为了达到全天探测成像的目的,现有的成像系统多采用可见光与红外波段分光路的形式实现两路光单独成像。白天成像采用的可见光系统与夜间成像的红外系统分开工作,只能工作于单一波段,并不能包含超宽光谱的全波段。目标经成像系统单独成像以后再通过计算机的图像
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随着市场发展的需求不断提高,全天时探测器在日常生活中的应用日益广泛。全天时探测器顾名思义就是可以实现白天和黑夜全天时成像,在日常生活和国防军事中起着重要作用。为了达到全天探测成像的目的,现有的成像系统多采用可见光与红外波段分光路的形式实现两路光单独成像。白天成像采用的可见光系统与夜间成像的红外系统分开工作,只能工作于单一波段,并不能包含超宽光谱的全波段。目标经成像系统单独成像以后再通过计算机的图像处理功能将可见与红外成像进行图像合成,这样就达到了全天时的成像的目的。但是这种方法存在成像系统的体积相对较大、功耗高及重量重的缺陷,成像系统的应用范围也有很大的局限性。为了使得成像系统在全天时成像时不受测量条件与测量范围的限制,设计出一款体积小,功耗低,经济实惠的全天时探测器窗口滤光片是至关重要的。本文针对红外薄膜材料光学常数的获取、滤光片的设计优化分析以及滤光片的制备及测试三个方面开展了系统的理论和实验研究工作。主要研究工作及成果如下:（1）本文基于全天时探测器的功能要求,给出了宽光谱滤光片的功能要求及细化后的指标,并通过全天时探测器的功能要求对滤光片的功能指标参数进行了细化。提出了蓝加红外（B+IR）、绿加红外（G+IR）、红加红外（R+IR）以及红外IR四种不同的滤光片的具体指标,选择多光谱硫化锌作为基底,并挑选出了氟化镱（Yb F3）和硫化锌（Zn S）作为膜系的低折射率和高折射率材料进行膜系设计。（2）根据滤光片的指标要求,完成了以上四种滤光片的基底与膜料的选择,并给出了不同温度下的光学常数,通过薄膜的透射光谱曲线用包络法和色散模型拟合相结合的方法获得了0.4μm～14μm超宽带光谱范围内薄膜的光学常数（折射率n,消光系数k）。并通过椭偏测量对0.4μm～1.6μm光谱范围内进行了验证以及TFCalc膜系设计软件计算进行了透射率光谱曲线验证,充分证明了运用包络法和色散模型拟合相结合的方法获得的光学常数的准确性。并且用光度法得到了硫化锌的光学常数。为后续膜系设计提供了基础条件。（3）采用TFCalc膜系设计软件,利用实验得到的光学常数,在多光谱硫化锌单面基底上,基于干涉截止滤光片的设计理论对四种不同要求的滤光片进行了设计优化及分析。通过敏感层分析得出膜系的敏感层,相对允差分析计算出他的相对允差范围。采用电子束热蒸发技术在单面多光谱硫化锌基底上以不同工艺镀制了宽光谱滤光片,用分光光度计以及傅里叶红外光谱仪分别测试可见波段以及红外波段的透射光谱曲线,以上四种滤光片均可达到设计要求。
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