金刚石自支撑膜的高温红外透过性能

由于金刚石具有低吸收和优异的力学与导热性能使其成为长波(8~12μm)红外光学窗口材料的重要选择。对于许多极端条件的应用,化学气相沉积(CVD)金刚石自支撑膜的高温光学性质至关重要。应用直流电弧等离子喷射法制备光学级金刚石自支撑膜进行变化温度的红外光学透过性能研究,采用光学显微镜、X射线衍射、激光拉曼和傅里叶变换红外-拉曼光谱仪检测CVD金刚石膜的表面形貌、结构特征和红外光学性能。结果表明:在27℃时金刚石膜长波红外8~12μm之间的平均透过率达到65.95%,在500℃时8~12μm处的平均透过率为52.5%。透过率下降可分为3个阶段。对应于透过率随温度的下降,金刚石膜的吸收系数随温度的升高而增加。金刚石自支撑膜表面状态的变化,对金刚石膜光学性能的影响显著大于内部结构的影响。     

1319nm Nd:YAG激光器的研制及其倍频研究

基于逆变理论设计研制了全IGBT充放电、闪光灯泵浦的Nd:YAG激光器的电源系统,实现了1319nm波长的激光运转,系统工作稳定.还进行了二倍频实验,测量了660nm的红光输出特性.     

数值模拟超高密度热流下红外窗口材料的受热冲击

超高速飞行器光电探测技术对红外窗口材料提出了苛刻要求,通过数值模拟,研究了超高密度热流(3～8 MW/m²、时间5 s)作用下,尺寸为φ50 mm×2 mm的蓝宝石、硫化锌(ZnS)及金刚石3种红外窗口材料在倾斜角10°～90°极端工况下的表面温度、热应力及其分布,并比较了有、无制冷的影响。系统分析了在面临超高密度热流时,红外窗口材料的使役性能,以及对材料的性能要求,并比较了3种材料的差别。结果表明,与金刚石相比,蓝宝石、ZnS等传统红外材料由于导热性能相对较差,受热冲击时热量在短时间内来不及疏散,导致窗口温度过高或热应力过高而失效。无论有无制冷,从驻点温度方面进行分析,蓝宝石小于ZnS;从热应力来看,蓝宝石大于ZnS。由于它们的热导率低[<30 W/(m·℃)],并不非常适用于超高热流环境,制冷反而可能带来更高的失效风险。金刚石由于超高的热导率[约为2 000 W/(m·℃)],窗口温度相对更低、热应力更小且分布更均匀,极大减轻了窗口失效风险,且制冷条件下其优势十分明显,能够满足8 MW/m²超高密度热流极端工况要求。相关研究可为新一...     

基于不同晶粒尺寸的PVDZnSe红外光学材料制备工艺研究

ZnSe以其优异的光学性能与机械性能，一直是光学零件的首选材料之一。光学窗口、光学透镜等光学零件的制作成本很大程度上取决于光学材料的可加工性，加工成本占制作总成本的50%以上。从微观结构上来看，光学晶体材料的可加工性又与晶粒尺寸相关。文中采用物理气相沉积（PVD）法制备了PVDZnSe红外光学材料，并从沉积温度与原料性能两个方面研究了PVDZnSe制备工艺对其晶粒尺寸和可加工性的影响。研究表明:在920、960、1 000 ℃三个温度条件下，随着沉积温度升高，PVDZnSe材料晶粒呈现增加的趋势，其尺寸范围分别为20~180 μm、300~2000 μm和1 200~2 800 μm。在相同工艺参数条件下，选用粒径分别为2~10 μm、10~20 μm和300~2 000 μm的三种ZnSe原料制备PVDZnSe。随着原料ZnSe晶粒尺寸的增加，所得PVDZnSe的晶粒尺寸显著增大。结果表明，随着晶粒尺寸增加，脆性指数也相应增加，即PVDZnSe可加工性能在逐渐变差。研究还发现，在一定的晶粒尺寸范围内，材料的透过率差别不大，在2~14 μm波长范围内，PVDZnSe材料的平均透过率均能达到70%以上。该研究为PVDZnSe材料在光学零件领域的应用提供了实践经验和有力的技术支撑。     

热压硫化锌后处理改性研究及其高温特性分析

硫化锌(ZnS)是一种重要的红外光学材料,在8～10 m波段范围内拥有较高的透过率,广泛应用于导弹整流罩、红外天文卫星、红外光谱仪、测量仪和热像仪等领域。采用高温后处理工艺方法可促进晶粒生长,并起到消除热压多晶ZnS内部的残余六方相和气孔的作用,进而可提升材料光学透过性能。对于厚度5 mm的热压ZnS试验片,1.064 m处透过率达到60%,2～10 m平均透过率达到73%。经后处理的光学窗口其抗冲击性能测试结果表明,材料保留了原有热压ZnS材料的力学特性,且在400 ℃的条件下能够满足光电探测系统清晰成像的要求。     

1319nm Nd∶YAG激光器的研制及其倍频研究

基于逆变理论设计研制了全IGBT充放电、闪光灯泵浦的Nd∶YAG激光器的电源系统,实现了1319nm波长的激光运转,系统工作稳定。还进行了二倍频实验,测量了660nm的红光输出特性。