空间太阳能电池用可调谐多波长激光防护膜制造技术

一种空间太阳能电池用可调谐多波长激光防护膜，用于空间太阳能电池防护玻璃盖板表面上，通过反射特定波长的高能激光，透过太阳能电池板工作波长来达到激光防护的目的，其基础膜系结构为：其中S代表基底，A代表入射介质，H

【技术实现步骤摘要】
空间太阳能电池用可调谐多波长激光防护膜


[0001]本专利技术属于空间光学薄膜
，涉及一种空间太阳能电池板用激光防护薄膜。

技术介绍

[0002]现代战争中激光武器具有举足轻重的作用，激光武器对卫星实施的致盲攻击、热损伤等使抗激光损伤膜的研究成为关键。卫星上三结砷化镓太阳电池以其转化效率高、抗辐照能量强等特点，近年来作为主电源系统，而有研究显示当采用8W/cm2功率密度的1315nm连续激光辐照三结砷化镓太阳电池60s，其电性能下降达70％。同时，卫星上的光学窗口探测灵敏度高，是卫星系统的薄弱环节，同样也面临严重威胁。因此为保证卫星任务的可靠实施，急需加大力度开展激光威胁评估、研究高效防护策略和防护技术，尽快实现在轨应用。
[0003]目前，针对太阳能电池板的激光防护，上海航天设备制造总厂采用SiO2和VO2作为防护层，MgF2作为增透层，常态下的可见光透过率约为60％，红外波段透过率为65％～80％。激光防护等效试验的测试结果表明，经防护膜防护后硅电池损伤阈值提高3～4倍，但该防护薄膜会严重影响硅电池的工作效率。美陆军纳蒂克研究中心研制一种组合式层状结构防护镜，其利用多层介质膜对特定波长激光的反射衰减达到激光防护效果，可防护532nm、694nm和1064nm三种激光，防护波段反射率达99.99％，可见光透过率为73％，但不能应用于空间太阳能电池防护。天津津航技术物理研究所姜玉刚等在吸收基底两侧镀多层膜，实现了0.532、1.064、1.315、2.7、3.8μm波长的高反，对0.55～0.8μm、1.55μm波段高透过，实现多波段防护且在1.55μm工作波段高透过，缺点是不能应用于空间太阳能电池防护。国外有报道使用Rugate滤光片来实现532、1064nm双波长防护，但缺点是太阳能电池工作波段透过率低，且Rugate滤光片制作难度大。
[0004]由此看来，目前对太阳能电池板防护的手段有着防护波段较少、不可调谐、工作波段兼顾性差的缺点，所以研制出可调谐，并且可以在兼顾防护器件原有的工作性能不丧失的情况下进行多波段高能激光的防护的激光防护薄膜是很必要的，这将在卫星安全等领域会有着重要应用前景。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是：提供基于反射特定激光波长原理的空间太阳能电池用多波长激光防护膜，通过采用防护基底与线性激光防护薄膜相结合的办法，镀制需要防护特定波段的薄膜，实现空间太阳能电池工作波段的高透和强激光武器波段的低透过，从而实现空间太阳能电池正常工作的需要和对强激光武器的防护。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种空间太阳能电池用可调谐多波长激光防护膜，沉积在太阳能电池玻璃盖板表面上的薄膜，其基础膜系结构为：
其中S代表基底，A代表入射介质，H
n
和L
n
分别代表光学厚度为四分之一中心波长的不同高低折射率材料，a1,b1至a
n
,b
n
为低折射率材料系数，x1至x
n
为各防护波段反射腔的光学厚度系数，m1至m
n
为各防护波段反射腔的周期数。靠近基底的H0用来压缩长波波段的光谱褶皱，高折射率材料层H0与H1为相同高折射率材料。为选定的第n个防护波段的反射腔，用于压缩光谱短波段褶皱的a
n
,b
n
为反射腔内低折射率材料光学厚度系数，要求a
n
+b
n
＝1，n≥1，n的优选值小于7。x
n
为第n个防护波段反射腔的光学厚度系数，x
n
的值为第n个防护波段与第一个防护波段的中心波长比值，m
n
为第n个防护波段反射腔的周期数，其大小决定反射腔反射率，m
n
的取值为15～25之间。第n个反射腔内H
n
和L
n
的折射率之比会决定反射腔的反射带宽，比值越大反射带宽越大，比值越小反射带宽越小。
[0010]与现有技术相比，本专利技术提供的空间太阳能电池用可调谐多波长激光防护膜，通过叠加选定的不同波段反射腔、压缩透过光谱边带褶皱的方法，能够在保证空间太阳能电池光电效率的前提下实现多波段太阳能电池激光防护。对于应用在光学窗口的不同工作波段、不同防护激光波段的线性激光防护薄膜的设计具有普适性。
附图说明
[0011]图1空间太阳能电池用可调谐多波长激光防护膜结构图。
[0012]图2K9玻璃透过率曲线。
[0013]图3Al2O3、SiO2折射率曲线。
[0014]图4优化膜系理论设计透过率曲线。
具体实施方式
[0015]为使本专利技术的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本专利技术作进一步详细描述。
[0016]参照图1所示，沉积在太阳能电池玻璃盖板表面上的薄膜，其基础膜系结构为：其中，S代表基底，A代表入射介质，H
n
和L
n
分别代表光学厚度为四分之一中心波长的不同高低折射率材料，x
n
(a
n
L
n
H
n
b
n
L
n
)为选定的第n防护波段的反射腔，用于压缩光谱短波段褶皱的a
n
,b
n
为反射腔内低折射率材料光学厚度系数，且a
n
+b
n
＝1，n≥1，x
n
为第n防护波段反射腔的光学厚度系数，m
n
为第n防护波段反射腔的周期数，高折射率材料层H0与H1为相同高折射率材料。
[0017]根据反射带的要求，将Al2O3和SiO2的光学常数导入到薄膜设计软件中，根据不同x
n
、m
n
、a
n
、b
n
值，计算透过率曲线，然后根据预设指标要求选择合适的x
n
、m
n
、a
n
、b
n
值。
[0018]其中，选择K9玻璃作为基底。
[0019]下面以空间太阳能电池工作波段0.3～1.05μm、1.1～1.3μm、1.35～1.8μm透过和1.064μm、1.315μm强激光防护为实例进行设计，设计步骤如下：
[0020]根据双波段防护窗口设计要求，其线性激光防护薄膜窗口结构示意图如图1所示，选择K9玻璃为基底。其0.3～1.8μm透过率曲线如图2所示。
[0021]将Al2O3、SiO2光学常数导入到薄膜设计软件中，其两者的折射率与波长的关系如图3所示。
[0022]将K9参数与双波段线性激光防护薄膜基础膜系导入到薄膜设计软件中，参考波长为1.064μm，其基础膜系结构为：S/H(0.5LH0.5L)
20
H 1.235(0.5LH0.5L)
20
/AA为空气，最终结构为全优化结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.空间太阳能电池用可调谐多波长激光防护膜，其特征在于，沉积在太阳能电池玻璃盖板表面上的薄膜，其基础膜系结构为：其中，S代表基底，A代表入射介质，H
n
和L
n
分别代表光学厚度为四分之一中心波长的不同高低折射率材料，x
n
(a
n
L
n
H
n
b
n
L
n
)为选定的第n防护波段的反射腔，用于压缩光谱短波段褶皱的a
n
,b
n
为反射腔内低折射率材料光学厚度系数，且a
n
+b
n
＝1，n≥1，x
n
为第n防护波段反射腔的光学厚度系数，m
n
为第n防护波段反射腔的周期数，高折射率材料层H0与H1为相同高折射率材料。2.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王胭脂，冯宇康，陆叶盛，张宇晖，王志皓，陈昌，柳畅，陈宇，朱晔新，郑毅帆，邵宇川，易葵，邵建达，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：