基于热致相变材料的高透光微波吸收峰值频率可调光窗制造技术

基于热致相变材料的高透光微波吸收峰值频率可调光窗属于光学透明电磁屏蔽及微波吸收领域。该高透光微波吸收光窗由透明介质层A、热致相变材料网栅层、透明介质层B和透明微波屏蔽层共同构成，热致相变材料网栅层和透明微波屏蔽层分别平行放置于透明介质层B的两侧。本发明专利技术在高光学透明的前提下，光窗的吸收由两个法布里

【技术实现步骤摘要】
基于热致相变材料的高透光微波吸收峰值频率可调光窗


[0001]本专利技术属于光学透明电磁屏蔽及微波吸收领域，特别涉及基于热致相变材料的高透光微波吸收峰值频率可调光窗。

技术介绍

[0002]近年来，从雷达探测、电子侦察、卫星通信到手机通讯、电磁探伤、医疗诊断等，电磁波应用覆盖着各个领域中。伴随着电磁波应用的不断发展，空间中已充斥着各种频率的电磁波信号。自上世纪70年代以来，由于微波半导体电路的飞速发展，微波在无线电通讯
中占有越来越重要的地位。微波的广泛应用在给人们生活带来便利的同时，包含对人体健康带来的危害和对电子设备造成电磁干扰从而产生系统失效等问题的副作用也越来越引起人们的重视，电磁屏蔽技术也随之兴起。
[0003]电磁屏蔽主要以电磁反射和电磁吸收两种方式实现，其中，微波吸收器采用的吸收型电磁屏蔽方法，因无电磁波反射回空间，是较为理想的电磁屏蔽方法，特别是在军事装备的雷达隐身方面，极具应用价值。但是，基于传统材料的微波吸收器对微波吸收的形式属于被动吸收，吸收特性固定，缺乏适应性和可调谐性，难以满足实际需要。因此，如何对吸收特性进行调控成为研究的重点，特别是对吸收峰值频率的调控，在雷达通讯系统、可控隐身伪装系统中成为最新的研究热点。
[0004]目前，微波可调吸收的一个难点和热点问题是如何应用于需要光学透明的场合，如飞机/卫星/舰船/汽车的光窗、光学仪器光窗和显示面板、电磁隔离室和保密设施光窗、通讯设备的透明元件、手机触屏等。在这些领域中开发高透光吸收峰值频率可调的材料和器件具有十分广阔的应用前景。
[0005]相变材料随外部激励驱动会产生可逆的电磁特性的变化，其中，相变材料由于相变温度接近室温，理论电导率有将近5个数量级的可调范围引起了大量的关注。专利202110465365.1、202110497432.8、202010331974.3、202011261049.4、202022308742.4、201821278319.0、201821438858.6、201821446265.4、201821907011.8、201920654141.3、201921357422.9、201921357423.3、201921831563.X等都是基于二氧化钒的吸波器，但是若想应用与光学透明微波吸收领域，这些吸波器主要工作于THz波段，由于相变材料在THz波段和微波波段的电磁性质差异较大，此类THz吸波器在微波波段的吸收特性发生变化，无法将该类THz吸波器应用于微波波段；且这些吸波器通常构建于金属反射层上，同时二氧化钒的图案占空比较大，导致光学波段的不透明或透明性很差，无法应用于光学透明场合；除此之外，现有吸波器主要基于理想的相变材料，相变后的理想电导率近似于金属的电导率；但是实际中，实际相变后的电导率远远达不到金属的电导率；且相变材料理论极限为5个量级的电导率变化，在实际使用中，由于各种因素，相变材料的电导率变化也很难达到5个数量级；这些因素导致按理论情况设计的现有吸波器在实际应用中效果不佳。
[0006]专利202011136561.6、202011121522.9虽然可在光学透明的前提下，具有可调作用和吸波作用，但是其中吸收的主要原因是由于石墨烯导致而非相变材料，且专利
202011121522.9的可调特性主要针对透射特性而非吸收特性。专利202210110004.X虽然可以在光学透明的前提下，利用热致相变材料实现可调幅的微波吸收特性，但是无法实现吸收峰值频率的可调。
[0007]综上所述，现有的基于相变材料的微波吸收技术难以同时实现光学透明和吸收峰值频率可调。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于克服上述现有技术等方案的不足，研发一种基于热致相变材料的高透光微波吸收峰值频率可调光窗，在高光学透明的前提下，可以实现吸收峰值频率的调节。不仅更适用于实际应用当中，并且扩展了相变材料在微波段的应用。
[0009]本专利技术采用的技术方案是：所述光窗包括由上至下依次堆叠的透明介质层A、热致相变材料网栅层、透明介质层B和透明微波屏蔽层；所述热致相变材料网栅层是指在透明介质层B上表面由热致相变材料网栅单元排布构成的栅网状微细结构；所述热致相变材料是指可在温度驱动下实现电导率可逆且连续变化的材料；所述吸收峰峰值频率是指光窗实现最大吸收率时的频率；所述高透光微波吸收峰值频率可调光窗的吸收由两个法布里
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珀罗腔谐振导致，第一个法布里
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珀罗腔为透明介质层A的上表面到透明微波屏蔽层的上表面，第二个法布里
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珀罗腔为透明介质层A的上表面到热致相变材料网栅层的上表面；所述两个法布里
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珀罗腔的光学厚度不同，导致的吸收峰值频率不同；所述高透光微波吸收峰值频率可调光窗在温度T1时，热致相变材料网栅层的导电性不佳，光窗主要以第一个法布里
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珀罗腔为主，在温度T2时，热致相变材料网栅层的导电性增加，光窗主要以第二个法布里
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珀罗腔为主；所述高透光微波吸收峰值频率可调光窗在温度T1到温度T2的变化范围内(T1＜T2)，随温度的升高，光窗由第一个法布里
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珀罗腔主导转换至第二个法布里
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珀罗腔主导，从而实现吸收峰值频率的可调
[0010]作为一种优选基本结构，上述的基于热致相变材料的高透光微波吸收峰值频率可调光窗，在透明介质层A上侧依次平行配置单层或多层的增透膜A和单层或多层的保护层A；透明微波屏蔽层下侧依次平行配置单层或多层的增透膜B和单层或多层的保护层B。
[0011]作为一种优选基本结构，上述的基于热致相变材料的高透光微波吸收峰值频率可调光窗，所述透明介质层B厚度大于透明介质层A厚度的二分之一。
[0012]作为一种优选基本结构，上述的基于热致相变材料的高透光微波吸收峰值频率可调光窗，所述热致相变材料包括氧化钒、二氧化钒、五氧化二钒、掺杂钒的二氧化钒、掺杂钨的二氧化钒、掺杂镁的二氧化钒。
[0013]作为一种优选基本结构，上述的基于热致相变材料的高透光微波吸收峰值频率可调光窗，所述热致相变材料网栅单元的形状包括方格网栅、圆环网栅、三角分布圆环及子圆环阵列网栅、基于随机分布圆环的金属网栅、基于多周期金属圆环嵌套阵列网栅。
[0014]作为一种优选基本结构，上述的基于热致相变材料的高透光微波吸收峰值频率可调光窗，所述的热致相变材料网栅层中热致相变材料的材料厚度大于50nm。
[0015]作为一种优选基本结构，上述的基于热致相变材料的高透光微波吸收峰值频率可调光窗，所述透明介质层A和透明介质层B可以为任意透明材料，所述透明材料能够作为满足使用场合要求的透明光窗材料。
[0016]作为一种优选基本结构，上述的基于热致相变材料的高透光微波吸收峰值频率可调光窗，所述透明微波屏蔽层可以为任意透明强微波屏蔽材料，所述透明强微波屏蔽材料能够作为满足使用场合要求的透明材料并且具有强的微波屏蔽能力。
[0017]本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于热致相变材料的高透光微波吸收峰值频率可调光窗，其特征在于：所述光窗包括由上至下依次堆叠的透明介质层A(3)、热致相变材料网栅层(5)、透明介质层B(6)和透明微波屏蔽层(8)；所述热致相变材料网栅层(5)是指在透明介质层B(6)上表面由热致相变材料网栅单元(11)排布构成的栅网状微细结构；所述热致相变材料是指可在温度驱动下实现电导率可逆且连续变化的材料；所述吸收峰峰值频率是指光窗实现最大吸收率时的频率；所述高透光微波吸收峰值频率可调光窗的吸收由两个法布里
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珀罗腔谐振导致，第一个法布里
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珀罗腔为透明介质层A(3)的上表面到透明微波屏蔽层(8)的上表面，第二个法布里
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珀罗腔为透明介质层A(3)的上表面到热致相变材料网栅层(5)的上表面；所述两个法布里
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珀罗腔的光学厚度不同，导致的吸收峰值频率不同；所述高透光微波吸收峰值频率可调光窗在温度T1时，热致相变材料网栅层(5)的导电性不佳，光窗主要以第一个法布里
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珀罗腔为主，在温度T2时，热致相变材料网栅层(5)的导电性增加，光窗主要以第二个法布里
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珀罗腔为主；所述高透光微波吸收峰值频率可调光窗在温度T1到温度T2的变化范围内(T1＜T2)，随温度的升高，光窗由第一个法布里
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珀罗腔主导转换至第二个法布里
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珀罗腔主导，从而实现吸收峰值频率的可调。2.根据权利要求1所述的基于热致相变材料的高透光微波吸...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆振刚，张怡蕾，谭久彬，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：