一种具有双层圆环金属网栅结构的电磁屏蔽光学窗属于光学透明件电磁屏蔽技术领域，电磁屏蔽光学窗由两层圆环金属网栅加载于光学窗两侧构成，每层圆环金属网栅均由金属圆环单元按二维正交排列方式密接排布构成，且两层圆环金属网栅的圆环外直径大于传统单层方格金属网栅方格边长的π／２倍，两层圆环金属网栅的间距为圆环外直径的２～４倍，相对于传统单层方格金属网栅，具有双层圆环金属网栅结构的光学窗在不降低透光率的同时，大幅度提高了屏蔽效率，并且均化了高级次衍射能量分布，解决了已有光学窗电磁屏蔽技术中高透光率、强电磁屏蔽效率和低成像质量影响不能同时兼顾的问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于航空航天装备、通讯设备和保密设施等光学透明件电磁屏蔽领域，特别涉及 一种具有双层圆环金属网栅结构的电磁屏蔽光学窗。
技术介绍
随着各种电子设备的广泛应用，电磁波应用频谱的展宽和强度的增加，对航空航天装备 等领域应用的光学窗提出了越来越高的要求，其集中体现就是要求光学窗在具有高透明度和 对成像质量影响小的同时，还具有超强的宽波段电磁屏蔽能力。特别是在航空航天装备领域， 要求飞行器的光学窗在保证高透明度以完成探测或成像任务的同时，必须髙品质的实现舱内 外的电磁信号隔离， 一方面屏蔽外部电磁干扰和有害电磁信号，以免造成舱内电子设备失效， 一方面防止舱内电子设备工作时电磁信号透出光学窗造成电磁泄漏。对于党政机关、军事指 挥场所、重要科研单位等保密设施，也需要对其房屋的窗玻璃在保证采光性的同时，进行电 磁屏蔽设计，以防止室内电脑等电子设备工作时重要信息以电磁辐射形式向窗外传播造成泄 密。目前光学窗的电磁屏蔽主要采用透明导电薄膜、金属诱导透射型多层膜结构、带阻型频 率选择表面和金属网栅等技术实现。透明导电薄膜主要指透明金属氧化物薄膜，最常用的是氧化铟锡，能屏蔽较宽的微波波 段，但对微波衰减能力不强因而屏蔽效果不佳，且一般只用于透可见光的场合，不能兼顾较 宽的透光波段。金属诱导透射型多层膜结构包含有单层或者多层薄金属膜，对低频微波屏蔽 能力较强，然而透光区域主要为可见光和紫外光，且透光率不高。带阻型频率选择表面一般 通过精确设计其单元的图形和尺寸，可实现单个窄波段或多个窄波段的电磁屏蔽，但难以实 现宽波段电磁屏蔽。对于从甚高频到微波这一应用最广泛的宽波段进行强电磁屏蔽，同时又 要保证光学窗在较宽的透光波段内(如从红外到可见光区域)具有高的透明度，上述各技术 方案均存在明显的不足。相比而言，金属网栅的结构参数可以灵活控制，特别是当网栅周期 在毫米或亚毫米量级时，由于其远大于红外和可见光波长，可以实现髙透光率，而又远小于 微波波长，可以实现较强的低频宽波段电磁屏蔽，这一特性使得基于金属网栅频率滤波原理 的光学窗电磁屏蔽技术获得了广泛的关注和研究，例如1. 专利03135313.5 "—种电磁屏蔽观察窗"用单重或多重金属丝网以及类半导体量子阱结构 组合成电磁屏蔽结构，可实现10GHz以内超过50犯的屏蔽效率，该结构在可见光高透射 区域的透光率达到50%以上；2. 专利93242068.0 "电磁屏蔽玻璃"在两层玻璃之间夹导电金属网,在玻璃外侧用导电透明膜使之粘合在金属窗框上以构成电磁屏蔽结构，该结构有一定的采光性；3. 专利94231862.5 "无莫尔条纹电磁屏蔽观察窗"采用由两层数目不同的金属网平行放置, 且它们经线或者纬线有一定的夹角，以达到克服莫尔条纹现象，实现更清晰的视野；4. 专利02157954.7 "高屏效防信息泄漏玻璃"在金属丝网两侧各有一层聚碳酸脂胶片，胶片 外侧各贴附一层玻璃，最后热压而成电磁屏蔽结构，该结构在透光率达到60。/。的情况下， 具有较强的屏蔽效率；5. 专利200610084149.8 "电磁波屏蔽薄膜及其制造方法"描述了一种由光刻工艺形成的具有 金属网状图案的高透明电磁屏蔽薄膜，该专利技术的主要目的在于减少金属耗用量和克服在金 属层和薄膜基材之间使用固化胶造成的环境污染；上述各方案由于采用金属网栅(或金属丝网)作为屏蔽的核心器件，可以实现较好的电 磁屏蔽效果和一定的透光率。但目前金属网栅主要为附图2所示的传统方格网栅结构，其透 光能力与屏蔽能力存在固有的矛盾，难以同时兼顾髙透光率和强电磁屏蔽效率，而且方格金 属网栅的髙级次衍射能量主要集中在互相垂直的两轴上，对成像质量有一定的影响，甚至在 高成像质量要求场合难以应用。专利200610010066.4 "具有圆环金属网栅结构的电磁屏蔽光 学窗"提出用金属圆环构建成圆环金属网栅，有效避免了方格金属网栅髙级次衍射能量集中 分布的缺点，并可以缓解其透光能力与屏蔽能力的矛盾。然而人们对电磁屏蔽光学窗的透光 能力和电磁屏蔽能力的要求在不断提高，尤其是在航空航天装备领域，已经要求光学窗达到 95%的透光率的同时，在低于20GHz的微波频率范围实现30犯以上的屏蔽效率，这使得现 有的技术难以实现。尽管显而易见的，增加金属网栅的层数可以提髙屏蔽效率，如前述专利 94231862. 5和专利200610084149. 8就曾提及，但直接将多个网栅叠加起来会导致透光能力显著降低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述已有的光学窗电磁屏蔽技术方案的不足，特别是针对传统单 层方格金属网栅存在高透光率和强电磁屏蔽效率不能兼顾的问题，提出一种具有双层圆环金 属网栅结构的电磁屏蔽光学窗，利用双层金属网栅间距对透光性能和屏蔽性能的不同影响规 律，来选择网栅的周期和间距，以实现在透光率基本不变的情况下，大幅度提高屏蔽效率。本专利技术采用的技术方案是该窗由两层圆环金属网栅平行放置于光学窗透明基片或衬底 的两侧构成，两层圆环金属网栅具有相同的单元外形和结构参数，且都由具有圆环外形的金 属网栅单元按二维正交排列方式密接排布构成网栅阵列，相邻圆环在切点处覆盖适当面积的金属，两层圆环金属网栅的圆环外直径大于已有单层方格金属网栅方格边长的71/2倍，两层圆环金属网栅的间距为圆环外直径的2 4倍。上述的具有双层圆环金属网栅结构的电磁屏蔽光学窗，所述的圆环外直径必须小于屏蔽 最小波长的0.5倍。上述的具有双层圆环金属网栅结构的电磁屏蔽光学窗，所述的圆环部分由导电性能良好 的金属或者合金构成，且金属厚度大于200nm。上述的具有双层圆环金属网栅结构的电磁屏蔽光学窗，所述的圆环金属网栅与光学窗透 明基片材料之间要用铬或者钛材料构成粘接层。上述的具有双层圆环金属网栅结构的电磁屏蔽光学窗，所述的附有双层圆环金属网栅的 光学窗要与窗框或其它形式的外接部分电联接。上述的具有双层圆环金属网栅结构的电磁屏蔽光学窗，在圆环金属网栅的表面镀增透膜。上述的具有双层圆环金属网栅结构的电磁屏蔽光学窗，在圆环金属网栅的表面镀保护膜。本专利技术的创新性和具有的良好效果如下1. 利用双层金属网栅的间距(衬底层厚)对透光性能影响甚微，而对屏蔽性能影响显著 的特点，优化选择双层间距为2 4倍圆环外直径，以使得双层金属网栅之间的的电磁耦合最 强，可显著提高屏蔽效率，而此时透光性能基本不受影响，这是双层圆环网栅结构的创新性 之一；2. 利用双层金属网栅的透光率与网栅孔隙率关系密切，而受双层网栅间距影响不大的特点，将双层圆环金属网栅的周期即圆环外直径增大为单层方格网栅周期即方格边长的71/2倍以上以增大其孔隙率，使之与已有单层方格网栅相比，透光性能不会降低，避免了将单层方 格网栅简单叠加造成透光能力显著降低的缺点，这是双层圆环金属网栅的创新性之二；3. 采用圆环金属网栅作为基本屏蔽单元，利用连续金属圆环具有的均化高级次衍射能量 分布的特性，可克服传统方格金属网栅存在的高级次衍射能量集中分布的缺点，有利于提高 成像质量，这是双层圆环金属网栅的创新性之三；4. 本专利技术提出的双层圆环金属网栅，两层网栅是平行排列的，每层网栅的圆环单元都按 二维正交阵列排布，可使其对入射电磁波的极化状态不敏感；5. 本专利技术提出的双层圆环金本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有双层圆环金属网栅结构的电磁屏蔽光学窗，其特征是该窗由两层圆环金属网栅平行放置于光学窗透明基片或衬底的两侧构成，两层圆环金属网栅具有相同的单元外形和结构参数，且都由具有圆环外形的金属网栅单元按二维正交排列方式密接排布构成网栅阵列，相邻圆环在切点处覆盖适当面积的金属，两层圆环金属网栅的圆环外直径大于已有单层方格金属网栅方格边长的π／２倍，两层圆环金属网栅的间距为圆环外直径的２～４倍。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：谭久彬，陆振刚，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]
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