一种射频/光学波束合成器的制作方法

本发明涉及射频/光学复合制导系统仿真模拟技术领域，尤其涉及一种射频/光学波束合成器。

背景技术：

精确制导武器的急迫需却，使得光学/射频复合制导武器成为各国的研究热点，至此无论在复合制导导引头研究领域还是复合制导半实物仿真研究领域，都涉及到光学/射频的共口径发射/接收这一核心关键技术。此关键技术的实现依靠射频/光学波束合成器件。

目前的射频/光学波束合成器主要有：镀有光学反射膜的介质平板、泡沫基板上的选频表面(FSS)等。传统的光学平面反射镜是通过在玻璃镜片上镀膜实现对光学光束的光路改变，传统的频率选择表面的加工工艺是基于电路技术的在印刷电路板上基于微加工光刻技术实现的。

其中，镀有光学反射膜的介质平板的缺点为：由于介质平板要让反射的光学光线与毫米波瞄准线一致，就必须使平板与毫米波瞄准线斜交，这样毫米波的偏振态将发生改变，需要通过构建一个校准系统对偏振态进行矫正；由于二色波组合器的尺寸限制带来的毫米波散射问题也不容忽视。泡沫基板上的选频表面(FSS)的缺点为：制作的表面远不如用传统光学镀膜方法制作的介质膜表面光滑，表面粗糙引起的对光学波段光学特性的影响是这一技术的最大欠缺之处。

总之，现有技术中欠缺一种光学/射频共口径传输的波束合成器，既能保证光学信号的高反射率，又能保证射频信号的高透射率。

技术实现要素：

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种射频/光学波束合成器，在光学基板上镀制FSS表面，确保光学信号的高反射率，射频信号的高透射率，应用示意图如图3所示。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

在基于本发明的一个实施例中提供了一种射频/光学波束合成器，包括由基板和镀层组成的方形单元结构，基板采用光学材料，基板正面镀有镀层，镀层采用高反射率金属，镀层上有周期性重复的镂空图形。

在基于本发明的另一个实施例中，光学材料为石英玻璃或微晶玻璃材料。

在基于本发明的另一个实施例中，高反射率金属为铜或金。

在基于本发明的另一个实施例中，周期性重复的镂空图形为十字缝隙环。

在基于本发明的另一个实施例中，周期性重复的镂空图形为Y字缝隙环。

在基于本发明的另一个实施例中，基板表面平整度达到光学级。

在基于本发明的另一个实施例中，镀层表面平整度达到光学级。

在基于本发明的另一个实施例中，将若干个方形单元结构通过拼接组成不同尺寸的射频/光学波束合成器。

在基于本发明的另一个实施例中，光学信号以45度角到达射频/光学波束合成器正面，被镀层反射进入导引头的视场；同时射频信号从射频/光学波束合成器背面通过透射，进入导引头的视场，光学信号与射频信号混合形成射频/光学信号。

本发明有益效果如下：

在光学材料表面镀制FSS平面，保证表面质量，确保光学信号的高反射率，同时可以使射频信号由FSS表面透射，避免偏振态的改变。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为一种射频/光学波束合成器的镀层表面示意图；

图2为十字缝隙环单元结构示意图；

图3为一种射频/光学波束合成器的应用示意图：

图4为一种射频/光学波束合成器的工作原理图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

根据本发明的一个具体实施例，公开了一种射频/光学波束合成器：

包括，由基板和镀层组成的方形单元结构。基板采用光学材料，光学材料为石英玻璃、微晶玻璃等材料，镀层采用高反射率金属，高反射率金属为铜、金等金属，镀层上有周期性重复的镂空图形。

镀层为单面镀金属膜，周期性重复的镂空图形可以是十字缝隙环、Y字缝隙或Y字缝隙环以及多种形状复合图形等。

在一个优选实施例中，基板材料为熔融石英，厚度为5±0.1mm(优选5mm)，长度为30mm，宽度为25mm，由方形缝隙环结构周期性排列构成一个10*8的图案，如图1所示。在镀制前，光学基板需进行表面研磨，使其表面达到光学级平面的表面平整度，RMS≤1/30λ，P-V值≤1/8λ,满足镀制镀层条件。镀层为金，厚度为2um，介质的介电常数er＝3.9，损耗正切角为0.0004。镀层表面为光学级，其表面面形精度RMS≤λ/8，使其对光学信号具有高的反射率(一般为大于80％)。

可以通过拼接方形单元结构得到不同尺寸的射频/光学波束合成器，尺寸可达300mm*300mm以上。

进一步，镂空图案为十字缝隙环，如图1、图2所示，利用直接蚀刻方法得到方形单元结构，设计了谐振频率在35GHz附近的带通FSS。

结构的具体尺寸参数如图2所示，如图所示，镂空图形为十字缝隙环，缝隙宽度为g＝0.1mm,十字环形的外沿宽度l＝1.88mm,十字环形的内沿宽度w＝0.2mm，方形单元结构的边长D＝2.8mm。光刻精度图形误差小于2um。

光学和射频信号在入射方向上复合，然后投影到被测导引头的入瞳上，其工作过程如图3所示，光学信号以45度角到达合成器正面时，被反射进入导引头的视场；同时射频信号从合成器背面通过透射后，也进入导引头的视场。

如图4所示，实际工作时，大面积波束合成器、射频信号源、光学信号源置于待测导引头的同侧，光学信号源发射的光线经过倾斜45度角的反射镜反射到达与反射镜平行放置的大面积波束合成器前表面，经过反射后加入导引头的视场，同时，射频信号源天线发射射频信号，从大面积波束合成器背面透射后，进入导引头视场，射频信号与光学信号混合形成射频/光学信号。

综上所述，本发明实施例提供了一种射频/光学波束合成器，其有益效果是：在光学材料表面镀制FSS平面，保证表面质量，确保光学信号的高反射率，同时可以使射频信号由FSS表面透射，避免偏振态的改变。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。