br>[0033]選取2N個(gè)線(xiàn)性薄膜偏振器，所述的線(xiàn)性薄膜偏振器為透光軸方向確定的透射式平片，工作波長(zhǎng)與紅外制冷探測(cè)器的工作波長(zhǎng)相匹配，納米顆粒偏振薄膜以鈉水玻璃為基底，根據(jù)偏振器尺寸及冷光闌中擋光環(huán)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求，確定基底厚度。相對(duì)于介質(zhì)偏振器，所述的線(xiàn)性薄膜偏振器的損傷閾值和消光比更高，全波段消光比大于1000:1，紅外波段大于
10000:1ο
[0034]標(biāo)定選取的線(xiàn)性薄膜偏振器的透光軸方向，將2Ν個(gè)線(xiàn)性薄膜偏振器均分為Α、Β兩組，各組內(nèi)的偏振器透光軸方向相同，六組偏振器透光軸方向與B組偏振器透光軸方向相互垂直。將兩組線(xiàn)性薄膜偏振器的非膠合面鍍?cè)鐾改?，所述的增透膜可以增加偏振器基底材料?duì)以工作波長(zhǎng)入射的雜散輻射的透過(guò)率，降低由于偏振器表面反射產(chǎn)生的二次輻射。
[0035]對(duì)Α、Β兩組偏振器進(jìn)行切割，使其符合上述的擋光環(huán)設(shè)計(jì)原則所確定的擋光環(huán)尺寸，按擋光環(huán)的位置編號(hào)，記為Al，Α2，…，Αν和Bi，Β2，…，Bn。將兩組偏振器的側(cè)邊磨成毛面，噴涂黑墨，降低其側(cè)邊反射的輻射能量。使用光學(xué)膠將相同編號(hào)的兩組偏振器膠合，例如，將Al與Bi膠合、An與Bn膠合，注意保持其透光軸方向相互垂直。完成膠合后的擋光環(huán)結(jié)構(gòu)側(cè)視圖如圖2所示，擋光環(huán)的兩面均為鍍?cè)鐾改っ?，?cè)面經(jīng)過(guò)了涂黑處理，膠合的兩片偏振器的透光軸互相垂直，圖2中分別以與紙面平行(首片中箭頭所示)和垂直紙面向內(nèi)(次片中十字所示)來(lái)表達(dá)。
[0036]將膠合完成的擋光環(huán)按編號(hào)固定于冷光闌中相應(yīng)的位置，完成擋光環(huán)與冷光闌之間的裝配。以包含四片式擋光環(huán)的紅外制冷探測(cè)器為例，裝配完成后的包含偏振型透射式擋光環(huán)的紅外制冷探測(cè)器冷光闌的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示，包含一號(hào)擋光環(huán)1、二號(hào)擋光環(huán)
2、三號(hào)擋光環(huán)3、四號(hào)擋光環(huán)4、冷光闌結(jié)構(gòu)體5、冷光闌開(kāi)口 6、探測(cè)器面7，其中一號(hào)擋光環(huán)I由偏振器A1、Bi膠合而成，二號(hào)擋光環(huán)2由偏振器A2、B2膠合而成，三號(hào)擋光環(huán)3由偏振器A3、B3膠合而成，四號(hào)擋光環(huán)4由偏振器A4、B4膠合而成。透光軸方向與偏振器結(jié)構(gòu)的相對(duì)關(guān)系以箭頭和圓的形式給出。
[0037]下面說(shuō)明本發(fā)明的基本原理。線(xiàn)性透射式偏振器對(duì)于入射光具有偏振消光效應(yīng)，即當(dāng)一束光通過(guò)偏振器后，出射光為線(xiàn)偏振光，且其光矢量的振動(dòng)方向是由偏振器決定的，稱(chēng)偏振器允許透過(guò)的光矢量的方向?yàn)槠衿鞯耐腹廨S。一束強(qiáng)度為1的光經(jīng)過(guò)兩片偏振片后，其出射光強(qiáng)I取決于入射光偏振方向與偏振器透光軸方向夾角Θ，其關(guān)系即為馬呂斯定律:
[0038]I = 1cos20(I)
[0039]由公式(I)可知，當(dāng)θ= 90°時(shí)，COS20 = O，此時(shí)以任意光強(qiáng)1入射的光，其出射光強(qiáng)I恒等于O。也就是說(shuō)，理想情況下，當(dāng)兩片偏振器的透光軸垂直時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)入射光的完全吸收。由此可知，可以使用兩片透光軸互相垂直的偏振器組合成為極高吸收率的擋光環(huán)結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)雜散輻射的高效吸收。
[0040]然而，由于加工工藝所限，實(shí)際的偏振器并不能實(shí)現(xiàn)徹底消光，稱(chēng)偏振器的最小透射光強(qiáng)與最大透射光強(qiáng)之比為偏振器的消光比，消光比反映了偏振器達(dá)到最佳消光效果時(shí)光強(qiáng)的衰減水平。不失一般性，本發(fā)明所述的擋光環(huán)結(jié)構(gòu)，對(duì)特定工作波長(zhǎng)，可達(dá)到優(yōu)于1:10000的消光比。
[0041]以自然光為例說(shuō)明本發(fā)明所述的擋光環(huán)對(duì)雜散輻射的吸收效果:考慮紅外制冷探測(cè)器前的光學(xué)系統(tǒng)中入射的大量隨機(jī)偏振態(tài)的雜散輻射，設(shè)其整體的偏振態(tài)近似為自然光，光強(qiáng)為I O。當(dāng)其入射到擋光環(huán)的第一片偏振器時(shí)，由于偏振器表面鍍有增透膜，若增透膜透射率為98.5 %，此時(shí)反射的雜散輻射強(qiáng)度為1.5%,進(jìn)入擋光環(huán)內(nèi)部的雜散輻射強(qiáng)度為I1 = 0.98510。對(duì)于自然光而言，當(dāng)其通過(guò)偏振器時(shí)，出射光強(qiáng)會(huì)衰減為入射光強(qiáng)的一半，因此當(dāng)雜散輻射通過(guò)第一片偏振器后，其強(qiáng)度衰減為I2 = 0.4925L.。不失一般性，設(shè)偏振器的消光比為1:10000，則當(dāng)雜散輻射通過(guò)第二片偏振器時(shí)，其光強(qiáng)13 = 4.925*10—6*IQ，雜散輻射強(qiáng)度衰減為入射時(shí)強(qiáng)度的十萬(wàn)分之一量級(jí)。將所述擋光環(huán)對(duì)入射雜散輻射的反射和吸收情況整體考慮可知，所述擋光環(huán)的吸收率約為98.5%，遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的基于光學(xué)發(fā)黑工藝的擋光環(huán)約90%的吸收率，如圖4所示。值得指出的是，當(dāng)雜散輻射從本發(fā)明所述的擋光環(huán)另一面入射時(shí)，具有相同結(jié)論。
[0042]綜上所述，本發(fā)明所述的偏振型透射式擋光環(huán)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)擋光環(huán)結(jié)構(gòu)的雜散輻射吸收率，且體量輕巧，對(duì)提高紅外制冷探測(cè)器的冷光闌效率、信噪比和探測(cè)靈敏度具有重要價(jià)值。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種紅外制冷探測(cè)器冷光闌的偏振型透射式擋光環(huán)，該擋光環(huán)按照紅外制冷探測(cè)器冷光闌的擋光環(huán)設(shè)計(jì)原則確定內(nèi)外徑尺寸和安裝位置，其特征在于，該擋光環(huán)由兩片線(xiàn)性薄膜偏振器膠合而成，兩片線(xiàn)性薄膜偏振器的透光軸相互垂直以實(shí)現(xiàn)消光。所述線(xiàn)性薄膜偏振器為圓環(huán)狀透射式平片，工作波長(zhǎng)與紅外制冷探測(cè)器的工作波長(zhǎng)相匹配。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅外制冷探測(cè)器冷光闌的偏振型透射式擋光環(huán)，其特征在于，在線(xiàn)性薄膜偏振器非膠合面鍍?cè)鐾改ひ詼p少表面反射，增加雜散輻射的吸收率。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅外制冷探測(cè)器冷光闌的偏振型透射式擋光環(huán)，其特征在于，將該擋光環(huán)的側(cè)邊磨為毛面并噴涂黑墨，以減少擋光環(huán)的側(cè)邊反射的輻射能量。4.一種權(quán)利要求1所述的偏振型透射式擋光環(huán)的制作方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一、根據(jù)紅外制冷探測(cè)器冷光闌的擋光環(huán)設(shè)計(jì)原則與實(shí)際設(shè)計(jì)需求確定擋光環(huán)數(shù)量、位置和內(nèi)外徑尺寸； 步驟二、對(duì)于每個(gè)擋光環(huán)，選取符合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求的兩片線(xiàn)性薄膜偏振器，標(biāo)定每片線(xiàn)性薄膜偏振器的透光軸方向，使兩片線(xiàn)性薄膜偏振器的透光軸方向相互垂直； 步驟三、將兩片線(xiàn)性薄膜偏振器按步驟一中確定的擋光環(huán)內(nèi)外徑尺寸切割； 步驟四、使用光學(xué)膠將兩片線(xiàn)性薄膜偏振器未鍍?cè)鐾改さ谋砻婺z合，最終膠合完成的線(xiàn)性薄膜偏振器即為所述的偏振型透射式擋光環(huán)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的偏振型透射式擋光環(huán)的制作方法，其特征在于，在步驟四之前還包括將兩片線(xiàn)性薄膜偏振器的非膠合面鍍?cè)鐾改さ牟襟E，從而增加線(xiàn)性薄膜偏振器基底材料對(duì)入射雜散輻射的透過(guò)率，降低由于線(xiàn)性薄膜偏振器表面反射產(chǎn)生的二次輻射。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的偏振型透射式擋光環(huán)的制作方法，其特征在于，在步驟四之前還包括將線(xiàn)性薄膜偏振器的側(cè)邊磨成毛面并噴涂黑墨的步驟，以降低側(cè)邊反射的輻射能量。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種紅外制冷探測(cè)器冷光闌的偏振型透射式擋光環(huán)及制作方法，該擋光環(huán)由兩片線(xiàn)性薄膜偏振器膠合而成，兩片線(xiàn)性薄膜偏振器的透光軸相互垂直以實(shí)現(xiàn)消光。兩片線(xiàn)性薄膜偏振器切割成符合紅外制冷探測(cè)器冷光闌設(shè)計(jì)原則的擋光環(huán)形狀并膠合于一體作為擋光環(huán)。本發(fā)明相對(duì)于傳統(tǒng)擋光環(huán)結(jié)構(gòu)具有更強(qiáng)的吸收性能和更輕的體量，可有效抑制雜散輻射在擋光環(huán)上發(fā)生二次散射后散射的能量，進(jìn)而提高紅外制冷探測(cè)器的信噪比和探測(cè)靈敏度。
【IPC分類(lèi)】G02B5/00, G02B5/30
【公開(kāi)號(hào)】CN105467483
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610015193
【發(fā)明人】黃瀟, 張嫻婧, 白劍
【申請(qǐng)人】浙江大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2016年1月11日