VO2相变温度最接近室温,使VO2薄膜发生相变需要的激光能量小,输入阈值低的缘故。VO2薄膜是一种热致相变材料,在室温附近,为单斜结构,呈半导体态,禁带宽度0.7eV,对应截止波长 1800nm,当温度上升到68℃时,转变为正交结构,呈金属态。随着相变的发生,其电学与光学性质,特别是红外波段的光学常数发生突变,利用其在红外波段光学特性会突变的性质,可作为3000～5000nm和8000～12000nm红外探测器的激光防护材料。
     VO2薄膜在激光照射下,吸收激光能量,温度上升。温度升高到相变温度所需要吸收的激光能量,与环境温度和VO2膜层热容量有关,当环境温度为20℃时,对 1800nm的红宝石激光,输入阈值为90mJ/cm2,响应时间为20ns;如果用TEACO2激光( =10600nm),在热偏置温度为52℃的情况下,输入阈值为150mJ/cm2,响应时间为50ns。输入阈值与VO2膜的结构和镀膜工艺有关,好的膜层结构和镀膜工艺,输入阈值将会小于上述测量值。
     从上述结果看出,对 1800nm的激光,由于吸收系数大,输入阈值低,对 1800nm激光,由于吸收系数小,输入阈值高。所以这种方案的难点在于对 1800nm激光的防护,因为过高的输入阈值可能造成VO2薄膜自身的破坏,也可能在相变发生前,透射的能量已超过光电传感器的破坏阈值。从上面分析还可看出,VO2薄膜突出优点是:1)当激光波长与光电传感器工作波长相同时,能兼顾接受信号与抗激光致盲两种功能;2)宽的防护带,在两态情况下,对 1800nm的激光均呈低透射,在发生相变后,对 1800nm激光也呈低透射。主要缺点是从金属态恢复到半导体态需要一定恢复时间,在恢复时间内,VO2薄膜对红外辐射呈低透射,光电传感器不能接受信号。

     因此,它不能做到在强激光入射同时,照样接受信号的要求。由氧化钒等材料制成的光学开关滤光镜。光开关显示出很好的锐截止特性,可用于宽带的激光防护。非线性开关涂层可用于平的或曲线形表面。这使设计者在光学设计中有充分的选择余地(扩大防护角)。
     同时,光学开关也可以和其它防护方法串联使用,加大防护效果。根据美国国防部的保密计划,威斯汀豪斯电气公司研制成功氧化钒防激光涂层,用来保护卫星上的红外探测器免受激光武器的破坏。当强激光照射到卫星上镀有氧化钒膜的红外敏感窗时,具有光开关特性的薄膜立即阻止激光通过,从而保护光电传感器。这种薄膜可正常工作25年。据称,这种薄膜由二氧化钒和三氧化二钒组成,厚度达1 m的薄膜已经制备出。
    自聚焦/自散焦光学限制器是基于正的或负的三阶电极化率变化的非线性光学效应。当入射光强增大,三阶电极化率变化是正的,材料显示出会聚性质,光束会聚到一点,使会聚光束进一步会聚,在光学限制器内加大了光学密度,会聚后的光束发散,到达探测器处的光强减小。
    如果随入射光强增大,三阶电极化率是负的,材料显示出伞焦特性,使会聚光束发散。自聚焦/自散焦现象响应时间短,因此可用于对脉冲或连续激光的防护。热透镜光学限制器也是一种光学开关滤光镜。大多数光学材料都会由于加热效应而引起折射率的变化。在某些情况下,这种折射率变化会使入射激光束发散。这样,在光探测器处的光能量就会降低,从而起到保护探测器的目的。热透镜效应是与照射时间相关的,因此热透镜光学限制器可用于连续波激光的防护。
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