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祝贺!我系陈霞同学论文“基于含金属的 DBR 近中红外与激光兼容隐身薄膜的设计及性能研究”被量子光学学报录用
2023-10-08 15:48

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祝贺!在学校及系领导对科研工作的大力支持下,由我系赵亚丽教授指导的2018级本科生陈霞同学以第一作者身份撰写的论文“基于含金属的 DBR 近中红外与激光兼容隐身薄膜的设计及性能研究”被《量子光学学报》录用。

 

 

《量子光学学报》创刊于1995年,季刊,是由山西省科学技术协会主管,山西省物理学会和中国物理学会量子光学专业委员会主办的学术性合刊。

 

论文的第一作者为我系2018级本科生陈霞,第二作者以及通讯作者为赵亚丽教授,其他合作作者还包括晋中学院材料科学与工程系的杜超老师、马腾老师,中国电子科技集团公司第三十三研究所的马玉峰、吕德涛。

 

随着制导武器在军事领域中的广泛应用,意味着战场目标“发现即可命中”。特别红外线侦察和激光测距技术综合应用,单一隐身已无法适应现代隐身技术的需求。然而,近中红外隐身波段(750-1400 nm3000-5000 nm)覆盖激光1060 nm,为此,近中红外高反射率和激光1060 nm低反射是相互制约的。近中红外反射率较高的材料往往在1060 nm处的反射率也较高。这使得近中红外与激光兼容通过单一材料设计很难得到解决。

 

 

本论文为达到近中红外与激光兼容隐身的双重目的,设计了一种由AgZnS构建的含缺陷的分布式Bragg反射镜(Distributed Bragg reflectorDBR)。利用掺杂原理,在含金属的DBR中引入缺陷,使其在650 nm-5000 nm禁带范围内1060 nm处出现缺陷模。采用COMSOL研究了周期数Nc、缺陷层膜厚,对近中红外及缺陷模的影响规律。

 

 

随缺陷层A1厚度逐渐减小,在750 nm-5000 nm 范围内缺陷模数量降低,且高反射特性消失,反射率降低形成反射谷,反射谷的位置向短波方向移动,距离更密集。当A1膜厚为λ/n₁λ/2n₁时,在1060 nm处均出现缺陷模,且反射率相等为4%,但当A1膜厚为228 nm,即λ/2n₁时,只在1060 nm处有缺陷模出现,为最优膜厚。故可确定结构为SUB |(ABA1B A)Nc| AIR的含金属的DBR中A、B、A1膜层的厚度参数:λ/4n₁、λ/4n₁、λ/2n₁

 

 

A1膜厚为λ/2n₁时,仅改变B1对应的Ag的膜厚,主要改变了反射谷的位置,随缺陷层B1厚度逐渐减小,反射谷的位置向短波方向移动,距离更密集。在3500 nm-5000 nm 范围内反射率逐渐降低,在5000 nm处,从100%下降到60%

 

 

 

A1膜厚为λ/n₁时,仅改变B1对应的Ag的膜厚,主要改变了反射谷的位置,随缺陷层B1厚度逐渐减小,反射谷的位置向短波方向移动,距离更密集。在禁带范围内,反射率略微下降,幅度为5%。同时改变缺陷层A1B1膜厚,仍然出现两个缺陷模。随B1膜厚的减小,两个缺陷模均朝着短波方向移动,且A1B1对第一个缺陷模的位置的影响是协同作用。即通过改变缺陷层A1B1膜厚,可以对缺陷模的个数和位置进行有效控制。

 

 

最终确定模型结构为:SUB | ABA1BA | AIR含金属的DBRA1为缺陷层,膜厚为228 nm,即时,使得模型在1060 nm处出现缺陷模。通过COMSOL软件计算,获得该结构含金属的DBR的反射率光谱。该结构在650-3500 nm波段范围内为禁带,表现为良好的反射特性,反射率达到100%。而在1060 nm为缺陷模出现反射谷,反射率约为4%,当波长大于3500 nm后,反射率下降趋势明显,但反射率在80%以上。该模型在近中红外范围内反射率较高,呈现出高反射,且恰好在1060 nm处出现低反射率,呈现出较强的“光谱挖孔”效果,与理想的DBR带隙特征相符合。采用该薄膜,可实现近中红外与1060 nm处激光兼容伪装。

 

近年来,学校和我系采取多项举措优化创新型本科生培养体系,持续推进本科生教育高质量发展,我系本科生成果不断突破,培养质量稳步提升。广大师生要树立学术自信,勇攀高峰。

 

END

 

撰稿 / 陈霞

排版 / 左玉宁

校对 / 马飞扬 李亚波 马妍

初审 / 赵雁冰

终审 / 李剑 李伯琼

 

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