设计了一种Au/VO2周期性方形孔洞阵列结构的红外吸收器, 利用时域有限差分法研究了吸收器的结构参数对吸收光谱的影响, 优选出VO2和Au膜层厚度分别为140 nm和80 nm, 孔洞边长和阵列周期分别为1.1 μm和1.2 μm时, 吸收可调控特性最为明显, 在2.3 μm处其高低温的吸收率差值可达80.3%.理论模拟计算了光以不同偏振、入射角入射时的吸收, 结果表明, 正入射时吸收器是偏振无关的; 斜入射时吸收器具有广角吸收的特点, 与TM偏振相比TE偏振下吸收器具有更强的角度依赖性.低温时吸收器中的电磁场呈高度局域化分布, 表现为强的吸收; 而高温时吸收器中的电磁场分布在吸收器表面, 吸收被抑制.所设计的吸收器吸收效率高, 吸收强度可以调控, 可应用于新型可调控智能光电器件.

为了得到相变温度低且性能优越的智能窗光学材料,基于时域有限差分法模拟计算了不同结构的VO2纳米周期点阵相变前后的光学特性,优选出最佳的VO2纳米周期点阵结构.采用直流磁控溅射和后退火工艺在玻璃衬底上制备VO2薄膜,再利用掩膜光刻的方法制备VO2纳米周期点阵结构,测试其组分结构,反射和透过率曲线.结果表明,填充比为0.74的圆形纳米周期点阵的相变温度有效降低了约25 ℃,在波长为1700 nm处的透过率改变量达到39 %,透过率整体高于VO2薄膜,呈现出良好的相变光学特性,说明通过调控VO2纳米周期点阵的结构可以有效提升材料的光学特性.

基于VO2薄膜的热致相变特性,利用修正的Sellmeier色散模型和有限时域差分法计算了Au/VO2双层薄膜纳米点阵的透过率和反射率,发现其存在反转效应,且反转效应受点阵间距、膜层厚度和颗粒半径等参量调控.随着颗粒间距的增大,透射谱中谐振峰的位置发生红移,透过率反转差值增加,但间距进一步增大时,反转效应消失.随着Au/VO2膜层厚度的减小,透过率明显增大,透过率反转差值也随之改变.随着颗粒尺寸的增大,相变前后的透过率差值逐渐增大,但当颗粒尺寸进一步增大时,透过率反转效应不明显.对点阵间距、膜层厚度和颗粒半径的优化结果表明, Au/VO2双层薄膜纳米点阵间距为9.8 nm、VO2层厚度和Au层厚度均为110 nm、颗粒半径为58 nm时,反转效应最明显,其相对透过率反转差值可达91%,其相对反射率反转差值可达90%.

介绍了VO2薄膜的相变原理,用磁控离子溅射法制备了VO2薄膜,并进行了X射线衍射和不同温度下的光谱透过率测量.在1.319 μm 连续波激光辐照下,实时测量了VO2薄膜的温度变化,以及由于温度变化引起相变后对激光透过率的变化.结果表明,入射到薄膜表面的平均功率为8.9 W、光斑直径2 mm时,激光出光480 ms后,VO2的温度从室温上升到约100 ℃,薄膜发生了相变,其对1.319 μm激光的透过率从相变前的48%降为相变后的28%.

现代战争中激光**具有举足轻重的作用,激光**对卫星实施的致盲攻击使抗激光损伤膜的研究成为关键。介绍了高能激光**的种类及卫星防护膜的研究现状,总结了几种防护措施的优缺点,指出了卫星防护膜的发展趋势。

用磁控离子溅射法在玻片上沉积了V₂O₅薄膜,并进行了X射线衍射和常温下光谱透过率测量.分别用1064nm和1319nm连续激光辐照样品,实时测量了V₂O₅薄膜的温度变化,以及由于温度变化引起相变后对激光透过率的变化.结果表明:在平均入射功率为8.1W、光斑直径2mm时,V₂O₅薄膜对1064nm激光的透过率由相变前的55%变为相变后的25.5%,响应时间约24ms;在平均入射功率为8.9W、光斑直径2mm时,其对1319nm激光的透过率由相变前的63%变为相变后的27.9%,响应时间约40ms.对实验结果进行了分析并介绍了V₂O₅薄膜的相变原理及其在激光防护上的应用.