低温下光学窗口材料光学常数的实验研究

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1、国内图书分类号：TK121学校代码：10213国际图书分类号：536.521.2密级：公开工程硕士学位论文低温下光学窗口材料光学常数的实验研究硕士研究生：任烜导师：刘林华教授申请学位：工程硕士学科：动力工程所在单位：能源科学与工程学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TK121U.D.C.:536.521.2DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringEXPERIMENTALSTUDYONOPTICALCONSTANTSOFOPTICALWINDOWM

2、ATERIALSATLOWTEMPERATURECandidate：RenXuanSupervisor：Prof.LiuLinhuaAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：PowerEngineeringSchoolofEnergyScienceandAffiliation：Engineering,DateofOralExamination：June,2016University：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要随着红外技术在空间探测、低温望远

3、镜等方面的广泛应用，红外装置在低温环境中使用的情况越来越多。光学窗口是红外装置的重要元件之一。为保证光学窗口在低温条件下正常使用，就需要对制作光学窗口的材料在低温下的辐射光学特性有更多的了解。光学常数是材料最基本的辐射物性，但目前低温下常用的光学窗口材料的光学常数数据极其匮乏。本文主要对低温下几种常用的光学窗口材料的光学常数进行了实验研究，并分析了温度对材料光学常数的影响。本文使用IR-VASE型红外光谱椭偏仪及配套的冷热台样品架测量了低温下氟化镁与氟化钙材料的光学常数，测量温度范围为－60~20℃，测量波段分别为14~20μm和16.5~2

4、0μm。结果表明，两种材料的折射率n均随波长增大逐渐减小，氟化镁材料的吸收指数k随波长增大显著增大，氟化钙材料的k随波长增大小幅增大。随着温度的降低，两种材料的折射率n均小幅减小，氟化镁材料的吸收指数k有所增大，氟化钙材料的k小幅减小。椭偏法在测量材料高透波段的光学常数时存在局限性，本文采用双光程透射法得到了氟化钙、氟化钡与硫化锌材料的光学常数，测量温度范围为－50~20℃，测量波段分别为2~9μm,2~13μm和2~14μm。结果表明，两种氟化物材料的折射率n在测量波段均随着波长增大缓慢减小，且温度降低对折射率的影响极小。氟化钙与氟化钡材料

5、的吸收指数k在近红外段都极小，在测量波段随波长增大分别从约5×10-7和1×10-8增大到5×10-4和8×10-4。氟化钙与氟化钡材料的吸收指数k随着温度的降低均没有明显变化。硫化锌的折射率n随波长增大，在2~14μm波段内从约2.26减小到2.19，其吸收指数k随着波长增大，在2~9μm波段减小，在9~14μm波段增大；随着温度的降低，硫化锌材料的折射率n无明显变化，其吸收指数k在6~14μm波段小幅减小，在8~10μm波段k值减小幅度较大。关键词：低温；光学窗口材料；椭偏法；双光程透射法；光学常数-I-AbstractAbstractA

6、sthewideapplicationofinfraredtechnicsontheareasofspaceexploration，cryogenicinfraredtelescopeandsoon,theinfrareddeviceshavehigherpossibilitiestobeusedincryogenicsurroundings.Opticalwindowisoneofthesignificantelementofinfraredsystem.Theopticalandradiativepropertiesoftheoptica

7、lwindowatlowtemperaturearerequiredtoinsuretheopticalwindowworkingwell.However,therearefewresearchesonthisfield.Opticalconstantsarethemostfundamentalradiativepropertiesofopticalmaterials.Inthispaper,opticalconstantsofseveralopticalwindowmaterialsareobtainedbyspectroscopicell

8、ipsometrymethodanddoubleopticalpathlengthtransmissionmethod(DOPTM)whenatlowtempera