【摘 要】
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中红外波段在红外成像等遥感探测领域应用广泛,红外成像质量与窗口的透过光通量直接相关,凸面窗口因其具有大视场角的优点而常应用于红外成像系统,由于入射光在中红外凸面窗口表面的反射较强,给成像质量带来了挑战,对其进行抗反射处理是必要的需求。而蒸镀抗反射膜工艺繁杂且波长带通有限,传统制备亚波长抗反射结构方法存在凸面窗口表面制备困难、成本高以及制作效率低下等缺陷,所以需要一种可以高效高质量地提升凸面中红外窗
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中红外波段在红外成像等遥感探测领域应用广泛,红外成像质量与窗口的透过光通量直接相关,凸面窗口因其具有大视场角的优点而常应用于红外成像系统,由于入射光在中红外凸面窗口表面的反射较强,给成像质量带来了挑战,对其进行抗反射处理是必要的需求。而蒸镀抗反射膜工艺繁杂且波长带通有限,传统制备亚波长抗反射结构方法存在凸面窗口表面制备困难、成本高以及制作效率低下等缺陷,所以需要一种可以高效高质量地提升凸面中红外窗口抗反射性能的方法。本论文基于以上需求,提出利用柔性紫外纳米压印技术在凸面中红外窗口上制备抗反射亚波长结构（Subwavelength Structures,SWS）的方案。本论文首先介绍总结了几种常用分析微纳结构衍射特性的电磁场理论,接着根据凸面窗口的特点以及亚波长结构的压印需求,构建了一套真空负压方式的紫外纳米压印设备,该套设备可以对压印力与紫外固化设备进行自动控制,实现凸面窗口抗反射结构的高效制备。结合压印设备的工艺情况构建了抗反射SWS模型,基于时域有限差分法仿真计算了几种常用红外窗口光学性能,然后,结合紫外柔性纳米压印工艺特点,深入探讨了抗反射SWS占空比与高度对抗反射效果的影响,计算得出了最佳抗反射效果的SWS参数。最后对制备微纳结构进行工艺分析,得出制备目标结构的工艺参数,制备了符合预期的圆柱型亚波长结构,并对压印处理后的几种常用凸面红外窗口进行了测试分析,根据实验测试结果,在3.55～5.55μm范围内,制备SWS后的窗口整体透过率得到了明显提升,其中凸面锗窗口在波长3.57μm处单面透过率由65.84%提升至87.70%,凸面硅窗口在3.63μm处由71.89%提升至91.96%,凸面硒化锌窗口在3.55μm处由83.84%提升至95.53%,而凸面硫化锌窗口在3.56μm处由86.09%提升至95.88%,且光学性能与仿真计算良好吻合。本论文在凸面窗口上快速制备大面积抗反射SWS,成功提高了中红外凸面窗口抗反射性能,拓展了中红外窗口在红外成像领域的应用,对红外成像系统精准成像具有重要的实际意义。
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