双层嵌套金属圆环阵列交错排列结构的光学衍射和微波屏蔽机理及特性研究

提出一种基于双层嵌套金属圆环阵列交错结构的光学窗电磁屏蔽理论和方法。其特征是该结构由两层嵌套金属圆环阵列分布于透明衬底两侧，且两层嵌套圆环阵列成交错排列，每层嵌套圆环阵列都由多个周期的金属圆环嵌套构成，不同周期的圆环排列方向不同。通过对圆环周期、排列方向、交错角的合理选择，该结构可显著降低高级次衍射光强分布造成的杂散光非均匀性，同时兼具高透光率和强电磁屏蔽效率。研究内容为：对该结构进行光学衍射和微波屏蔽理论建模，进而进行衍射和屏蔽特性分析；建立综合性能评价函数实现结构寻优；加工多组样件并进行性能测试。预期目标为：在实现可见光波段95%的透光率的同时，实现20GHz以内微波屏蔽效率大于40dB，最大高级次衍射强度比方格金属网栅降低90%以上，显著降低衍射杂散光集中分布对成像的影响。该研究为先进光学仪器等领域提供一种高性能电磁屏蔽光学窗，也可用于液晶显示、先进医疗设施等领域光学件的电磁屏蔽。

提出一种基于双层嵌套金属圆环阵列交错结构的光学窗电磁屏蔽理论和方法。其特征是该结构由两层嵌套金属圆环阵列分布于透明衬底两侧，且两层嵌套圆环阵列成交错排列，每层嵌套圆环阵列都由多个周期的金属圆环嵌套构成，不同周期的圆环排列方向不同。通过对圆环周期、排列方向、交错角的合理选择，该结构可显著降低高级次衍射光强分布造成的杂散光非均匀性，同时兼具高透光率和强电磁屏蔽效率。研究表明，双层嵌套金属圆环阵列交错结构可实现可见光波段93%的透光率，同时实现20GHz以内微波屏蔽效率大于35dB，基本实现课题预定目标，最大高级次衍射强度比方格金属网栅降低95%以上，优于课题预定目标，显著降低了衍射杂散光集中分布对成像的影响。课题基本完成了预定研究内容，目前已经发表和录用研究论文5篇，投稿和在审论文3篇，指导硕士研究4人，已经毕业1人，申请国家发明专利19项。该研究为先进光学仪器等领域提供一种高性能电磁屏蔽光学窗，也可用于液晶显示、先进医疗设施等领域光学件的电磁屏蔽。