基于圆环金属网栅结构的光学窗电磁屏蔽技术

研究目的:研究一种采用金属圆环密接并按二维正交排列构成金属网栅的光学窗电磁屏蔽新技术,解决传统方格网栅屏蔽能力与通光能力矛盾突出、及高级次衍射能量集中在少数级次上而对成像影响大的问题,以期研制出高屏蔽能力、高通光能力、对成像影响小的电磁屏蔽光学窗。
基本原理:金属网栅在不同的波段有不同的衍射特性。首先在光学波段建立网栅的标量衍射模型,表明此时网栅是宏观结构,主要表现为透射特性,且通光能力由孔隙比确定,要提高通光能力必须提高孔隙比;其次在微波波段建立网栅的亚波长矢量衍射模型,模型揭示此时网栅的零级后向衍射起主导作用,即网栅表现为屏蔽特性,且网栅等效为导电薄膜,屏蔽能力主要由网栅周期和最大通光线度决定,提高屏蔽能力,必须减小网栅周期和最大通光线度;综合前述模型结论,选取圆环网栅结构,在相同的周期和线宽条件下,圆环具有更高的孔隙比和更小的最大通光线度,因而能同时提高通光能力与屏蔽能力,且圆环形状可使光学波段的高级次衍射能量分布比较均匀,即对杂散光平滑,减小了对成像的影响。

                                                                                

科学意义及应用价值:明确了金属网栅双向特性的机理,特别是首次发现网栅屏蔽特性不仅与周期有关,还与最大通光线度有关这一结论,为进一步研究复杂面型FSS和三维光子晶体的衍射特性提供科学依据。该技术为光学窗电磁屏蔽提供了一种有效的技术途径,可广泛用于通讯设备、医疗诊断仪器和航空航天装备等领域。研制出的圆环网栅光学窗在通光率为97%时,18GHz的屏蔽效率达17dB。
    该技术已申请中国发明专利。