具有两组外切圆环和子圆环的正交圆环阵列电磁屏蔽光窗制造技术

具有两组外切圆环和子圆环的正交圆环阵列电磁屏蔽光窗属于电磁屏蔽技术领域，不同直径的基本圆环、连接圆环和填充圆环密接排列构成金属网栅并加载于光窗透明基片表面；基本圆环按二维正交排列并在排列方向上等间隔相离，连接单元由两连接圆环外切连通构成并按垂直交替二维正交排列，相邻基本圆环由连接单元连接，基本圆环与连接单元的空隙具有填充圆环；基本圆环、连接圆环和填充圆环通过外切连通组成金属网栅的基本结构；基本圆环内设有与其内切连通子圆环；在圆环相切连通的连接处，通过线条交叠或设置保证金属环切点间可靠电联接的金属，确保所有圆环相互导电。本发明专利技术的金属网栅可显著降低网栅高级次衍射造成的杂散光分布的不均匀性。

【技术实现步骤摘要】
具有两组外切圆环和子圆环的正交圆环阵列电磁屏蔽光窗
本专利技术属于光学透明件电磁屏蔽领域，特别涉及一种具有两组外切圆环和子圆环的正交圆环阵列电磁屏蔽光窗。
技术介绍
随着电磁波应用频谱的展宽和强度的增加，对航天航空装备、先进光学仪器、通讯设备、医疗诊断仪器和保密设施等领域应用的电磁屏蔽光窗的要求越来越高，主要是要求光窗具有超强的宽波段电磁屏蔽能力的同时，还具有极高的透光率，对光学成像、观测、探测的影响越小越好。比如，航天航空装备领域中飞行器的光窗，必须高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窗造成电磁泄漏，但光窗的透光性是其必备的功能，对光窗进行电磁屏蔽应尽可能的减小对其透明性的影响，特别是尽可能的不影响光学探测或光学成像功能；与此类似，先进光学仪器的光窗也要有尽可能高的透光率和尽可能低的成像质量影响，以实现高品质的探测和测量，同时要防止电磁干扰对仪器内部光电探测器件的影响；对于党政机关、军事指挥场所、重要科研单位的保密建筑设施，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；医疗用电磁隔离室光窗要保证室内的电磁波绝大部分被屏蔽而防止室外操作人员长期被电磁波辐射而损害健康，等等。目前这类光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具有毫米亚毫米周期的金属网栅等。透明导电薄膜是一种以氧化铟锡为主要材料的透明金属氧化物薄膜，常应用于可见光波段透明的场合，但是不能兼顾较宽的透光波段，虽具有较宽的微波屏蔽波段但屏蔽能力不强。金属诱导透射型多层膜结构采用多层薄金属膜与介质膜复合结构来实现对电磁波的屏蔽，对低频微波屏蔽能力较强，透光区域主要为可见光和紫外光，但透光率不高。频率选择表面采用周期性谐振单元结构实现带通或带阻滤波器功能，由于其金属覆盖率较高，能够很好地反射工作频带以外的干扰电磁波，但是光学透光率较低，降低了光学探测的成像质量，给光学图像处理、模式识别、目标搜索和跟踪带来了困难。综上所述，同时满足光窗的宽波段高透光率和宽频段电磁屏蔽两个要求，上述各技术方案均存在明显不足。相比而言，具有毫米亚毫米周期的金属网栅，由于其周期比干扰电磁波长小得多，可以实现较强的低频宽波段电磁屏蔽；而金属网栅周期又远大于光学波长，可以保证光学波段的透光率。因此，毫米亚毫米周期的金属网栅具有良好的透明导电性能，可满足光窗对高透光率和宽频段电磁屏蔽的要求，在光窗电磁屏蔽
得到了广泛的应用：1.专利03135313.5“一种电磁屏蔽观察窗”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50dB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。6.美国专利US4871220“Shortwavelengthpassfilterhavingametalmeshonasemiconductingsubstrate”描述了一种具有正方形结构的金属网栅，用于实现光窗的抗电磁干扰性能。7.专利201010239355.8“一种具有经纬形网栅结构的电磁屏蔽共形光学窗”描述了一种通过金属网栅技术和共形光学窗技术实现的具有经纬形金属网栅结构的共形电磁屏蔽光学窗，主要解决共形光学窗金属网栅的结构设计问题，提高共形光学窗的电磁屏蔽性能。8.专利200610010066.4“具有圆环金属网栅结构的电磁屏蔽光学窗”描述了一种具有圆环外形的金属网栅单元，用于实现光学窗的电磁屏蔽功能；相比单层方格金属网栅，透光率和屏蔽能力得到了提高，高级次衍射造成的杂散光也得到了一定的均化。9.专利200810063988.0“一种具有双层方格金属网栅结构的电磁屏蔽光学窗”描述了一种由结构参数相同的方格金属网栅或金属丝网平行放置于光学窗或透明衬底两侧构成的电磁屏蔽光学窗，在不降低透光率的同时，大幅度提高了电磁屏蔽效率。10.专利200810063987.6“一种具有双层圆环金属网栅结构的电磁屏蔽光学窗”描述了一种由两层圆环金属网栅加载于光学窗两侧构成的电磁屏蔽光学窗，解决高透光率和强电磁屏蔽效率不能同时兼顾的问题。11.美国Battelle研究院JenniferI.Halman等人开发的基于圆环单元的毂-辐条型结构和多圆环交叠结构的感性金属网栅(JenniferI.Halman等，“Predictedandmeasuredtransmissionanddiffractionbyametallicmeshcoating”.Proc.SPIE，2009，7302：73020Y-1～73020Y-8)，并认为，该结构可使得网栅高级次衍射分布均化，实现低旁瓣，对成像有利。12.美国ExoticElectro-Optics公司的IanB.Murray、美国亚利桑那大学的VictorDensmore和VaibhavBora等人共同报道了对毂-辐条型结构和多圆环交叠结构的感性网栅引入了参数随机分布设计后对衍射特性的影响(IanB.Murray，VictorDensmore，VaibhavBora等人，“NumericalcomparisionofgridpatterndiffractioneffectsthroughmeasurementandmodelingwithOptiScansoftware”，Proc.SPIE，2011，8016：80160U-1～80160U-15)，指出各圆环间距和直径在一定范围内随机取值，有利于提高高级次衍射分布的均匀性。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。但采用金属网栅(或金属丝网)作为电磁屏蔽结构，就不可避免的受到网栅在光学波段衍射的影响。由于金属网栅的周期在毫米或者亚毫米量级，为实现较高的透光率，其金属线条宽度一般在微米和亚微米量级，这样的结构参数在光学波段具有非常强的衍射效应。入射光绝大部分能量被金属网栅透射，透射部分包含零级衍射光和高级次衍射光，通常，零级次衍射光是用于成像和观测的有用信息，高级次衍射光则构成杂散光，对成像和探测产生干扰。因此，应尽可能的提高零级次衍射光所占的比重，同时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.具有两组外切圆环和子圆环的正交圆环阵列电磁屏蔽光窗，其特征在于：电磁屏蔽光窗中的金属网栅(5)由不同直径的金属圆环分别作为基本圆环(6)、连接圆环(7)和填充圆环(8)密接排列构成并加载于光窗透明基片表面；基本圆环(6)按二维正交排列并在排列方向上等间隔相离；由两个外切连通的连接圆环(7)组成连接单元按垂直交替二维正交排列；相邻基本圆环(6)由连接单元连接，连接单元的二维正交排列方向与基本圆环(6)的二维正交排列方向相同；连接单元的阵列间隔与基本圆环阵列间隔相同，每个基本圆环(6)均与四个相邻的连接单元的一个连接圆环(7)外切连通，每个连接单元的一个连接圆环(7)与两个相邻的基本圆环(6)外切连通；在连接单元与基本圆环(6)的空隙中具有一个填充圆环(8)，该填充圆环(8)与连接单元的两个连接圆环(7)和两个基本圆环(6)均外切连通；在每个基本圆环(6)内设有与其内切连通、金属的子圆环(9)，所述的基本圆环(6)与其内切连通的子圆环(9)共同构成二维金属网栅结构的基本单元；所述的基本圆环(6)、连接圆环(7)、填充圆环(8)与子圆环(9)的直径为毫米和亚毫米量级，所述的基本圆环(6)、连接圆环(7)、填充圆环(8)与子圆环(9)的金属线条宽度为微米和亚微米量级；所述的垂直交替二维正交排列是指连接单元按二维正交排列，连接单元的两个连接圆环(7)圆心连线方向与连接单元的二维正交排列方向相同，且沿二维正交排列方向上相邻连接单元的两个连接圆环(7)圆心连线方向互相垂直；所述的外切连通包括：①两圆环外切且外切切点处设置将两圆环连通的连接金属(10)，②两圆环在连接处线条呈无缝交叠结构，③两圆环在连接处线条呈无缝交叠结构的同时，在交叠处设置将两圆环连通的连接金属(10)；所述的内切连通包括：①两圆环内切且内切切点处设置将两圆环连通的连接金属(10)，②两圆环在连接处线条呈无缝交叠结构，③两圆环在连接处...

【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：