【摘 要】
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随着激光致盲武器的快速发展,与之对应的激光致盲防护技术逐渐成为了一项重要的研究。作为防护材料之一的二氧化钒（Vanadium Dioxide,VO2）在外界激励下会发生可逆的金属-绝缘体相变,相变前后光学、电学、磁学等特性的变化使其在多个领域均有应用前景,其中,VO2由于具有红外透过率突变的特性而成为了重要的激光致盲防护材料。本文围绕高性能VO2薄膜的制备以及VO2在激光致盲防护中的应用进行了研究
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随着激光致盲武器的快速发展,与之对应的激光致盲防护技术逐渐成为了一项重要的研究。作为防护材料之一的二氧化钒（Vanadium Dioxide,VO2）在外界激励下会发生可逆的金属-绝缘体相变,相变前后光学、电学、磁学等特性的变化使其在多个领域均有应用前景,其中,VO2由于具有红外透过率突变的特性而成为了重要的激光致盲防护材料。本文围绕高性能VO2薄膜的制备以及VO2在激光致盲防护中的应用进行了研究,本文主要内容包括:1.建立VO2晶体结构模型,用第一性原理对相变前后及引入氧空位后VO2的电子结构进行计算,根据VO2相变特性分析其在激光致盲防护中的应用原理。2.使用Drude-Lorentz模型对VO2的光学常数进行了研究,使用椭偏仪测试实际制备的单层VO2薄膜,计算得到了制备薄膜的低温复折射率,为后续的仿真提供理论依据。3.使用TFCalc软件设计仿真了一种3～5μm宽带多层增透膜结构,解决了激光致盲防护应用中3～5μm中红外窗口区信号光透过率低的问题,为后续实际制备提供设计基础。使用FDTD Solutions软件分别设计了基于VO2薄膜与VO2圆柱两种具有聚焦效果的激光防护超表面,解决了传统防护系统中VO2薄膜与微透镜空间利用率低的问题,为激光防护系统提供了一种设计思想。4.用离子束溅射与后退火两步法制备了VO2薄膜,分析了离子束溅射工艺中基底温度与氧气流量对VO2薄膜性能的影响,对不同厚度的VO2薄膜的退火温度进行了优化,并使用电子束蒸发法制备了多层增透膜。5.使用多种激光器与傅里叶红外光谱仪测试制备的单层VO2薄膜与多层增透膜,得到了薄膜的相变与防护效果等性能,验证了VO2良好的激光致盲防护性能。
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