一种高电磁屏蔽光窗及其制备方法与流程

本发明属于光电通信及电磁屏蔽技术领域，具体地说涉及一种高电磁屏蔽光窗及其制备方法。

背景技术：

高功率微波系统(简称hpm系统)中的光学探测器或视频摄像头等类似的光电设备需要在强磁场、强辐射环境系下使用，在脉冲功率源和电磁场工作的时候，光电设备受到干扰会出现瞬间黑屏或图像抖动的现象，在这种环境下长时间运行，最终会导致光学设备发生不可逆转的损坏，而光学设备，尤其是用作探测目标的大阵面光学探测器，一般价格都比较昂贵，因此，需要对光学设备(光电系统)进行电磁屏蔽防护，满足电磁屏蔽性能要求。

目前，对设备电磁屏蔽防护设计通常采用的方法是金属屏蔽防护或相应频率的截止波导管，比如常用的电磁屏蔽柜、波导管等。但是，采用金属屏蔽柜或截止波导管的方法对光电设备的强电磁屏蔽防护并不适用，主要是因为：(1)光电设备的本体部分可以采用金属屏蔽箱防护设计，但光学镜头需要探测图像，镜头处不能采用金属防护，但强辐射、强电磁仍然会从镜头处进入内部的光电处理电路，导致光电设备异常；(2)采用针对一定频率的截止波导管设计对光学设备镜头进行防护，一方面会影响光学设备探测视场范围，另一方面在镜头上加装波导管，安装工艺也较为复杂。因此，对光电设备的电磁屏蔽防护设计主要是要对其光学镜头进行电磁屏蔽设计，即设计高电磁屏蔽光窗。

目前公开的资料主要在于两方面：一方面是对电磁屏蔽光窗材料的研究，如期刊论文《超薄电磁屏蔽光窗超材料吸波器》(作者：白正元等)《光学学报》(2017.8vol.37,nov8)中介绍的是一种能够透过电磁波的材料。另一方面是屏蔽光窗的制备方法，通用的两种方法：采用导电的导电金属ito膜或光窗口刻蚀反射特定波段的金属网栅达到光学窗口屏蔽的目的。但是经过实际测试，在最大1ghz电磁波辐射条件下电磁屏蔽性能到达30db，其他一般情况为十几db，透过率可以达到80％以上。而光电设备在hpm运行条件下，要求在2.4ghz±100mhz的微波高强辐射下，范围内达到电磁屏蔽性能不小于60db的要求。显然，采用上述方法无法满足高功率微波系统的指标要求。

技术实现要素：

针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种高电磁屏蔽光窗及其制备方法，以满足在2.4ghz±100mhz的微波高强辐射下，范围内达到电磁屏蔽性能不小于60db的要求。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高电磁屏蔽光窗，包括光学玻璃和金属网栅，所述光学玻璃设有2块，且金属网栅位于2块光学玻璃之间，所述金属网栅与光学玻璃相粘合，且金属网栅具有周期性结构。

进一步，所述周期性结构为圆形或多边形。

进一步，所述金属网栅的线周期为g，其线宽为2a，其厚度为t，且金属网栅的导纳是电感性的；

假设电磁波在自由空间垂直入射至屏蔽光窗，当t≤2a≤g，金属网栅具有归一化导纳，则其中，y表示导纳，f为归一化谐振波长，λ为电磁波波长，f0为电磁波中心频率，且当λ≥g时，则

进一步，对于2.4ghz±100mhz频段的电磁波段，则有y²≤1，电磁波在自由空间垂直入射至屏蔽光窗时，屏蔽光窗的透过率为t(0，0)，则

定义屏蔽光窗的屏蔽效能为s，且s＝-10lg(t)，取λ＝0.125m，用光学点扩展函数推导出屏蔽光窗中心级的透过率t0(0，0)，则其中，k与光学玻璃的透过率有关，而光学玻璃的厚度为4.7mm左右，由于光学玻璃的厚度较小，光学玻璃的透过率对屏蔽光窗透过率影响不大，因此，k可忽略。

另，本发明还提供一种高电磁屏蔽光窗的制备方法，包括如下步骤：

s1：根据电磁屏蔽性能要求以及屏蔽光窗的透过率，制备金属网栅；

s2：在金属网栅的上方和下方分别粘合光学玻璃，即可。

进一步，所述金属网栅具有周期性结构，所述周期性结构为圆形或多边形。

进一步，所述金属网栅的线周期为g，其线宽为2a，其厚度为t，且金属网栅的导纳是电感性的；

假设电磁波在自由空间垂直入射至屏蔽光窗，当t≤2a≤g，金属网栅具有归一化导纳，则其中，y表示导纳，f为归一化谐振波长，λ为电磁波波长，且当λ≥g时，则

进一步，对于2.4ghz±100mhz频段的电磁波段，则有y²≤1，电磁波在自由空间垂直入射至屏蔽光窗时，屏蔽光窗的透过率为t(0，0)，则

定义屏蔽光窗的屏蔽效能为s，且s＝-10lg(t)，取λ＝0.125m，用光学点扩展函数推导出屏蔽光窗中心级的透过率t0(0，0)，则其中，k与光学玻璃的透过率有关，k可忽略。

本发明的有益效果是：

将光学玻璃和金属网栅相结合制备屏蔽光窗，既具有高电磁屏蔽性能，又不影响光电设备光学镜头探测图像功能，有效解决了在强辐射、强电磁干扰环境下的光学系统镜头的电磁防护问题，在实际应用中效果较好，未出现画面图像闪烁、黑屏或光学系统被强电磁干扰损坏的情况。同时，可以根据屏蔽要求，选择金属网栅的线宽和目数，制备具有不同屏蔽效能的屏蔽光窗，具有较高的经济效益。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2为实施例一中制备的不同线周期的屏蔽光窗对应的透过率和屏蔽效能示意图，其中，刻蚀线条宽度的单位为m，屏蔽效能的单位为db。

附图中：1-光学玻璃、2-金属网栅。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施例中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本发明创造。

实施例一：

如图1所示，一种高电磁屏蔽光窗，包括光学玻璃1和金属网栅2，所述光学玻璃1设有2块，且金属网栅2位于2块光学玻璃1之间，所述金属网栅2与光学玻璃1相粘合，且金属网栅2具有周期性结构，所述周期性结构为圆形或多边形。

一种高电磁屏蔽光窗的制备方法，包括如下步骤：

s1：根据电磁屏蔽性能要求以及屏蔽光窗的透过率，制备金属网栅2，由于金属网栅2会对金属网栅2的成像质量有一定的影响，影响程度的大小与金属网栅2的线宽和目数有关，其中，金属网栅2的目数与线周期有关；

s2：在金属网栅2的上方和下方分别粘合光学玻璃1，即可。

具体的，所述金属网栅2的线周期为g，其线宽为2a，其厚度为t，且金属网栅2的导纳是电感性的。假设电磁波在自由空间垂直入射至屏蔽光窗，当t≤2a≤g，金属网栅2具有归一化导纳，则其中，y表示导纳，f为归一化谐振波长，λ为电磁波波长，f0为电磁波中心频率，且当λ≥g时，则对于2.4ghz±100mhz频段的电磁波段，则有y²≤1，电磁波在自由空间垂直入射至屏蔽光窗时，屏蔽光窗2的透过率为t(0，0)，则定义屏蔽光窗的屏蔽效能为s，且s＝-10lg(t)，取λ＝0.125m，用光学点扩展函数推导出屏蔽光窗中心级的透过率t0(0，0)，则其中，k与光学玻璃1的透过率有关，由于光学玻璃1的厚度为4.7mm左右，其厚度较小，光学玻璃1的透过率对屏蔽光窗透过率影响不大，因此，k可忽略。

如图2所示，本实施例制备的不同线周期的屏蔽光窗对应的透过率和屏蔽效能。取刻蚀线条宽度为9um时，屏蔽光窗可达到60db的屏蔽效能，透过率下降到了0.4左右(43％左右)。在此种情况下，对光学玻璃1镀屏蔽增透膜，在2.4ghz±100mhz的微波高强辐射下，镀膜后屏蔽光窗的屏蔽效能可达60db，透过率提高到50％以上。

经过有资质的第三方测试，在2.4ghz±100mhz的情况下，采用本发明制备的165目的屏蔽光窗，屏蔽效能可以达到65db；采用本发明制备的84目的屏蔽光窗，屏蔽效能可以达到60db。而对于ito导电膜的屏蔽光窗测试，屏蔽效能为32db。不采用屏蔽光窗，直接使用普通光窗，屏蔽效能为2db。

以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。