【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光防护，尤其涉及一种基于二氧化钒薄膜的激光防护窗口。
技术介绍
1、随着激光技术的迅猛发展，激光器的功率和应用领域不断扩大。在军事领域，高能激光武器已成为未来战争中的重要装备；在工业领域，激光切割、焊接等加工工艺广泛应用。然而，强激光对光学传感器、探测器和人眼等带来潜在威胁，如何有效防护高能激光成为亟待解决的问题。
2、传统的激光防护方法主要包括：
3、被动防护：通过在窗口材料上涂覆吸收材料或反射涂层，吸收或反射入射激光能量。但这些方法存在透过率低、对特定波长有效、易受环境影响等缺点。
4、主动防护：利用光电器件检测入射激光，并迅速采取遮挡或关闭等措施。然而，主动防护系统复杂、成本高，且响应速度有限，难以应对超快激光威胁。
5、非线性光学防护：利用光学材料的非线性效应，如光限幅、双光子吸收等，实现对高能激光的防护。但这些材料通常需要高阈值能量激发，且对工作环境要求苛刻。
6、二氧化钒（vo2）是一种典型的相变材料，在68℃左右发生金属-绝缘体相变，其光学、电学和热学性质随之发生显著变化。利用vo2的相变特性，可以设计出对激光具有自适应防护能力的光学窗口。
7、然而，vo2薄膜在实际应用中还面临以下挑战：
8、响应速度：纯vo2薄膜的相变过程受限于材料的热传导和相变动力学，响应速度可能无法满足高能激光的快速防护需求。
9、透过率：vo2薄膜在相变前后的透过率差异较大，但在相变前的透过率仍有提升空间，以满足高透过率的应用要
10、工作波段：不同应用领域对窗口的工作波段要求不同，需要灵活调整薄膜的光学性质。
技术实现思路
1、本专利技术为解决现有技术中vo2薄膜激光防护窗口响应速度慢、透过率低和工作波段不易调整的问题，提供一种基于二氧化钒的快速响应激光防护窗口，能够实现对不同波长和强度的激光进行高效防护，满足多领域的应用需求。
2、本专利技术提供一种基于二氧化钒薄膜的激光防护窗口，所述激光防护窗口包括基底、二氧化钒薄膜、第一增透膜、金属吸收层以及第二增透膜；
3、所述基底的正面依次沉积获得所述二氧化钒薄膜和第一增透膜，所述基底的背面沉积获得所述第二增透膜；
4、所述金属吸收层沉积于所述第一增透膜上，或者沉积于所述二氧化钒薄膜和所述第一增透膜之间，或者沉积于所述第二增透膜上，或者沉积于所述基底与所述第二增透膜之间。
5、进一步的，所述二氧化钒薄膜通过磁控溅射、脉冲激光沉积或化学气相沉积方法制备，所述二氧化钒薄膜的厚度范围为100nm~500nm。
6、进一步的，所述第一增透膜由高折射率材料和低折射率材料交替沉积而成，所述高折射率材料和所述低折射率材料一共4~10层。
7、进一步的，所述第二增透膜由高折射率材料和低折射率材料交替沉积而成，所述高折射率材料和所述低折射率材料一共4~10层。
8、进一步的，所述高折射率材料选自金属锗、硫化锌或二氧化钛中的一种或多种；所述低折射率材料选自二氧化硅、氧化铝或氟化镁中的一种或多种。
9、进一步的，所述高折射率材料的折射率大于2，所述低折射率材料的折射率小于1.7。
10、进一步的，所述金属吸收层的厚度范围为5nm~50nm。
11、进一步的，所述金属吸收层的金属材料选自铬、镍、钛或铝。
12、进一步的，所述基质的材料选自石英玻璃、蓝宝石、金属锗、硫化锌或光学透明材料。
13、与现有技术相比，本专利技术能够取得如下有益效果：
14、高透过率：整个结构中，通过采用增透膜设计，提高了激光防护窗口在相变前的透过率，可达到90%以上，满足高透过率应用需求。
15、快速响应：通过金属吸收层的引入，使二氧化钒薄膜在激光照射下能够更快地吸收能量并发生相变，响应时间可缩短至纳秒级，满足对高能激光的快速防护要求。
16、可调谐性：通过调整整个激光防护窗口结构中，各个膜层的厚度和材料组合，可以灵活设计窗口的工作波段，适应不同的应用需求。
17、结构稳定：通过采用成熟的薄膜制备工艺和材料，窗口结构稳定，具备良好的环境适应性和使用寿命。
18、易于制造：通过采用标准的薄膜沉积技术，易于实现大面积制备和批量生产，降低制造成本。
19、虽然一般情况下，金属吸收层具有高热导率和快速的光学吸收能力，能够在激光入射瞬间迅速吸收能量并传导热量；然而，单独的金属层可能会增加光学反射，降低透过率，甚至引入不必要的光损耗；本专利技术提供的基于二氧化钒薄膜的激光防护窗口，通过创造性的将金属吸收层与二氧化钒层和增透膜层巧妙结合，增透膜降低了界面反射，使激光能量更有效地进入膜系；金属吸收层则将吸收的能量快速传递给二氧化钒层，加速其相变过程，从而大幅缩短响应时间。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于二氧化钒薄膜的激光防护窗口，其特征在于，所述激光防护窗口包括基底、二氧化钒薄膜、第一增透膜、金属吸收层以及第二增透膜；
2.根据权利要求1所述的激光防护窗口，其特征在于，所述二氧化钒薄膜通过磁控溅射、脉冲激光沉积或化学气相沉积方法制备，所述二氧化钒薄膜的厚度范围为100nm~500nm。
3.根据权利要求1所述的激光防护窗口，其特征在于，所述第一增透膜由高折射率材料和低折射率材料交替沉积而成，所述高折射率材料和所述低折射率材料一共4~10层。
4.根据权利要求1所述的激光防护窗口，其特征在于，所述第二增透膜由高折射率材料和低折射率材料交替沉积而成，所述高折射率材料和所述低折射率材料一共4~10层。
5.根据权利要求3或4所述的激光防护窗口，其特征在于，所述高折射率材料选自金属锗、硫化锌或二氧化钛中的一种或多种；所述低折射率材料选自二氧化硅、氧化铝或氟化镁中的一种或多种。
6.根据权利要求3或4所述的激光防护窗口，其特征在于，所述高折射率材料的折射率大于2，所述低折射率材料的折射率小于1.7。
7.
8.根据权利要求1所述的激光防护窗口，其特征在于，所述金属吸收层的金属材料选自铬、镍、钛或铝。
9.根据权利要求1所述的激光防护窗口，其特征在于，所述基质的材料选自石英玻璃、蓝宝石、金属锗、硫化锌或光学透明材料。
...【技术特征摘要】
1.一种基于二氧化钒薄膜的激光防护窗口，其特征在于，所述激光防护窗口包括基底、二氧化钒薄膜、第一增透膜、金属吸收层以及第二增透膜；
2.根据权利要求1所述的激光防护窗口，其特征在于，所述二氧化钒薄膜通过磁控溅射、脉冲激光沉积或化学气相沉积方法制备，所述二氧化钒薄膜的厚度范围为100nm~500nm。
3.根据权利要求1所述的激光防护窗口，其特征在于，所述第一增透膜由高折射率材料和低折射率材料交替沉积而成，所述高折射率材料和所述低折射率材料一共4~10层。
4.根据权利要求1所述的激光防护窗口，其特征在于，所述第二增透膜由高折射率材料和低折射率材料交替沉积而成，所述高折射率材料和所述低折射率材料一共4~10层。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：赵毅，王笑夷，申振峰，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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