【摘 要】
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随着我国对高精密探测器、红外导引头、航天位姿传感器等应用需求的增加,空间相机也急需更新换代。进一步提高空间相机的精度需要从抑制杂散光入手。杂散光产生于外部的辐射和内部仪器表面的自身反射。它是一种非成像光线,对于成像光学系统来说是一种干扰信号。常用在空间相机内部增加消光涂层或消光漆的方法来抑制杂散光的干扰。通过飞秒激光加工铝合金表面微纳米结构来实现抑制杂散光具有重要意义,这种原位加工的功能微结构在抗
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随着我国对高精密探测器、红外导引头、航天位姿传感器等应用需求的增加,空间相机也急需更新换代。进一步提高空间相机的精度需要从抑制杂散光入手。杂散光产生于外部的辐射和内部仪器表面的自身反射。它是一种非成像光线,对于成像光学系统来说是一种干扰信号。常用在空间相机内部增加消光涂层或消光漆的方法来抑制杂散光的干扰。通过飞秒激光加工铝合金表面微纳米结构来实现抑制杂散光具有重要意义,这种原位加工的功能微结构在抗反射性能上表现突出。本文的主要研究内容和结论有以下几点:（1）利用FDTD进行光学仿真,模拟不同形貌结构的2A12铝合金表面对入射电磁波的响应,并得出表面宽光谱反射率的结果,找出抗反射性能最佳的形貌结构。设计合适的微结构物理模型,进行了关于结构模型参数的多组单变量仿真实验,并优化了结构参数,最终得到了高度30微米、横向尺寸12微米、占空比1的锥形结构模型。（2）利用飞秒激光直写加工技术,研究了飞秒激光加工工艺参数对2A12铝合金表面微结构形貌的影响,其中包括了飞秒激光功率、离焦量、扫描间距、扫描速度、重复频率、扫描次数等主要参数。详细讨论了各种参数对实际加工微结构的影响规律及其合理性和可行性,最终优化的激光加工参数为:激光脉宽:<600fs;焦距:56mm;激光波长:1064nm;焦斑:9μm;激光功率:0.8W;扫描速度:1500mm/s;扫描间距:12μm;重复频率:500KHz;扫描次数:200次。在这一个参数下获得的微结构形貌与仿真设计要求的几何结构形貌极为相似,且均匀性和一致性良好。（3）研究了飞秒激光加工工艺参数对2A12铝合金表面反射率的影响规律,分析了不同尺度的微纳结构对抗反射作用的贡献,实现了2A12铝合金从高亮表面到抗反射表面的转变。验证了复合结构对于宽光谱抗反射性能具有促进作用,实现在400nm-2500nm波谱范围内平均反射率降低至9.83%,在2.5μm-15μm波谱范围内平均反射率降低至2.20%。
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