空間太陽能電池用可調諧多波長激光防護膜制造技術

一種空間太陽能電池用可調諧多波長激光防護膜，用于空間太陽能電池防護玻璃蓋板表面上，通過反射特定波長的高能激光，透過太陽能電池板工作波長來達到激光防護的目的，其基礎膜系結構為：其中S代表基底，A代表入射介質，H

【技術實現步驟摘要】
空間太陽能電池用可調諧多波長激光防護膜


[0001]本專利技術屬于空間光學薄膜
，涉及一種空間太陽能電池板用激光防護薄膜。

技術介紹

[0002]現代戰爭中激光武器具有舉足輕重的作用，激光武器對衛星實施的致盲攻擊、熱損傷等使抗激光損傷膜的研究成為關鍵。衛星上三結砷化鎵太陽電池以其轉化效率高、抗輻照能量強等特點，近年來作為主電源系統，而有研究顯示當采用8W/cm2功率密度的1315nm連續激光輻照三結砷化鎵太陽電池60s，其電性能下降達70％。同時，衛星上的光學窗口探測靈敏度高，是衛星系統的薄弱環節，同樣也面臨嚴重威脅。因此為保證衛星任務的可靠實施，急需加大力度開展激光威脅評估、研究高效防護策略和防護技術，盡快實現在軌應用。
[0003]目前，針對太陽能電池板的激光防護，上海航天設備制造總廠采用SiO2和VO2作為防護層，MgF2作為增透層，常態下的可見光透過率約為60％，紅外波段透過率為65％～80％。激光防護等效試驗的測試結果表明，經防護膜防護后硅電池損傷閾值提高3～4倍，但該防護薄膜會嚴重影響硅電池的工作效率。美陸軍納蒂克研究中心研制一種組合式層狀結構防護鏡，其利用多層介質膜對特定波長激光的反射衰減達到激光防護效果，可防護532nm、694nm和1064nm三種激光，防護波段反射率達99.99％，可見光透過率為73％，但不能應用于空間太陽能電池防護。天津津航技術物理研究所姜玉剛等在吸收基底兩側鍍多層膜，實現了0.532、1.064、1.315、2.7、3.8μm波長的高反，對0.55～0.8μm、1.55μm波段高透過，實現多波段防護且在1.55μm工作波段高透過，缺點是不能應用于空間太陽能電池防護。國外有報道使用Rugate濾光片來實現532、1064nm雙波長防護，但缺點是太陽能電池工作波段透過率低，且Rugate濾光片制作難度大。
[0004]由此看來，目前對太陽能電池板防護的手段有著防護波段較少、不可調諧、工作波段兼顧性差的缺點，所以研制出可調諧，并且可以在兼顧防護器件原有的工作性能不喪失的情況下進行多波段高能激光的防護的激光防護薄膜是很必要的，這將在衛星安全等領域會有著重要應用前景。

技術實現思路

[0006]本專利技術的目的是：提供基于反射特定激光波長原理的空間太陽能電池用多波長激光防護膜，通過采用防護基底與線性激光防護薄膜相結合的辦法，鍍制需要防護特定波段的薄膜，實現空間太陽能電池工作波段的高透和強激光武器波段的低透過，從而實現空間太陽能電池正常工作的需要和對強激光武器的防護。
[0008]為解決上述技術問題，本專利技術提供一種空間太陽能電池用可調諧多波長激光防護膜，沉積在太陽能電池玻璃蓋板表面上的薄膜，其基礎膜系結構為：
其中S代表基底，A代表入射介質，H
n
和L
n
分別代表光學厚度為四分之一中心波長的不同高低折射率材料，a1,b1至a
n
,b
n
為低折射率材料系數，x1至x
n
為各防護波段反射腔的光學厚度系數，m1至m
n
為各防護波段反射腔的周期數?？拷椎腍0用來壓縮長波波段的光譜褶皺，高折射率材料層H0與H1為相同高折射率材料。為選定的第n個防護波段的反射腔，用于壓縮光譜短波段褶皺的a
n
,b
n
為反射腔內低折射率材料光學厚度系數，要求a
n
+b
n
＝1，n≥1，n的優選值小于7。x
n
為第n個防護波段反射腔的光學厚度系數，x
n
的值為第n個防護波段與第一個防護波段的中心波長比值，m
n
為第n個防護波段反射腔的周期數，其大小決定反射腔反射率，m
n
的取值為15～25之間。第n個反射腔內H
n
和L
n
的折射率之比會決定反射腔的反射帶寬，比值越大反射帶寬越大，比值越小反射帶寬越小。
[0010]與現有技術相比，本專利技術提供的空間太陽能電池用可調諧多波長激光防護膜，通過疊加選定的不同波段反射腔、壓縮透過光譜邊帶褶皺的方法，能夠在保證空間太陽能電池光電效率的前提下實現多波段太陽能電池激光防護。對于應用在光學窗口的不同工作波段、不同防護激光波段的線性激光防護薄膜的設計具有普適性。
附圖說明
[0011]圖1空間太陽能電池用可調諧多波長激光防護膜結構圖。
[0012]圖2K9玻璃透過率曲線。
[0013]圖3Al2O3、SiO2折射率曲線。
[0014]圖4優化膜系理論設計透過率曲線。
具體實施方式
[0015]為使本專利技術的目的、內容、和優點更加清楚，下面結合附圖和實施例，對本專利技術作進一步詳細描述。
[0016]參照圖1所示，沉積在太陽能電池玻璃蓋板表面上的薄膜，其基礎膜系結構為：其中，S代表基底，A代表入射介質，H
n
和L
n
分別代表光學厚度為四分之一中心波長的不同高低折射率材料，x
n
(a
n
L
n
H
n
b
n
L
n
)為選定的第n防護波段的反射腔，用于壓縮光譜短波段褶皺的a
n
,b
n
為反射腔內低折射率材料光學厚度系數，且a
n
+b
n
＝1，n≥1，x
n
為第n防護波段反射腔的光學厚度系數，m
n
為第n防護波段反射腔的周期數，高折射率材料層H0與H1為相同高折射率材料。
[0017]根據反射帶的要求，將Al2O3和SiO2的光學常數導入到薄膜設計軟件中，根據不同x
n
、m
n
、a
n
、b
n
值，計算透過率曲線，然后根據預設指標要求選擇合適的x
n
、m
n
、a
n
、b
n
值。
[0018]其中，選擇K9玻璃作為基底。
[0019]下面以空間太陽能電池工作波段0.3～1.05μm、1.1～1.3μm、1.35～1.8μm透過和1.064μm、1.315μm強激光防護為實例進行設計，設計步驟如下：
[0020]根據雙波段防護窗口設計要求，其線性激光防護薄膜窗口結構示意圖如圖1所示，選擇K9玻璃為基底。其0.3～1.8μm透過率曲線如圖2所示。
[0021]將Al2O3、SiO2光學常數導入到薄膜設計軟件中，其兩者的折射率與波長的關系如圖3所示。
[0022]將K9參數與雙波段線性激光防護薄膜基礎膜系導入到薄膜設計軟件中，參考波長為1.064μm，其基礎膜系結構為：S/H(0.5LH0.5L)
20
H 1.235(0.5LH0.5L)
20
/AA為空氣，最終結構為全優化結構本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.空間太陽能電池用可調諧多波長激光防護膜，其特征在于，沉積在太陽能電池玻璃蓋板表面上的薄膜，其基礎膜系結構為：其中，S代表基底，A代表入射介質，H
n
和L
n
分別代表光學厚度為四分之一中心波長的不同高低折射率材料，x
n
(a
n
L
n
H
n
b
n
L
n
)為選定的第n防護波段的反射腔，用于壓縮光譜短波段褶皺的a
n
,b
n
為反射腔內低折射率材料光學厚度系數，且a
n
+b
n
＝1，n≥1，x
n
為第n防護波段反射腔的光學厚度系數，m
n
為第n防護波段反射腔的周期數，高折射率材料層H0與H1為相同高折射率材料。2.如權...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王胭脂，馮宇康，陸葉盛，張宇暉，王志皓，陳昌，柳暢，陳宇，朱曄新，鄭毅帆，邵宇川，易葵，邵建達，
申請(專利權)人：中國科學院上海光學精密機械研究所，
類型：發明
國別省市：