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二维光栅与周期性缝隙阵列组合薄膜结构的杂散光抑制

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物理学报 2013年第20期62卷 253-259页

作者：于淼高劲松张建徐念喜中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室长春130033 中国科学院大学北京100049

传统方格型二维光栅与周期性缝隙阵列的组合薄膜结构具有雷达和光学波段双带通的电磁特性.但由于其杂散光能量集中分布而严重制约它在高精度探测以及成像领域中的应用.本文提出了一种全新的组合薄膜结构,即由满足一定约束条件的圆孔型... 详细信息

传统方格型二维光栅与周期性缝隙阵列的组合薄膜结构具有雷达和光学波段双带通的电磁特性.但由于其杂散光能量集中分布而严重制约它在高精度探测以及成像领域中的应用.本文提出了一种全新的组合薄膜结构,即由满足一定约束条件的圆孔型二维光栅和十字缝隙阵列构成.基于Fraunhofer衍射理论建立组合薄膜结构标量衍射模型,通过对比两种组合薄膜结构的衍射光分布,理论分析与实验测试均表明:圆孔型光栅与十字缝隙阵列组合薄膜结构不仅能够提高其光学透过率,而且还使其杂散光分布均匀,降低了其杂散光总比率,从而有效抑制杂散光,进一步增强了二维光栅与周期性缝隙阵列组合薄膜结构在实际光学系统中的可靠性.

关键词：二维光栅组合薄膜结构衍射光强杂散光

基于混合周期栅网结构的频率选择表面设计研究

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物理学报 2015年第6期64卷 326-332页

作者：张建高劲松徐念喜于淼中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室长春130033 中国科学院大学北京100039

在栅网结构上设计的频率选择表面能够同时实现红外高透过率和毫米波带通的物理特性.为了提高其光学透过率,降低表面电阻,抑制高次衍射能量对光学系成像质量的影响,本文通过分析基于栅网结构的频率选择表面衍射光强和表面电流,提出一种... 详细信息

在栅网结构上设计的频率选择表面能够同时实现红外高透过率和毫米波带通的物理特性.为了提高其光学透过率,降低表面电阻,抑制高次衍射能量对光学系成像质量的影响,本文通过分析基于栅网结构的频率选择表面衍射光强和表面电流,提出一种新型基于混合周期栅网结构的频率选择表面.计算及实验结果均表明:在实现稳定的毫米波带通滤波的同时,基于混合周期栅网结构的频率选择表面红外透过率提高了5%以上,表面电阻平均降低了4Ω,有效地抑制了因高次衍射能量集中分布而对红外光学系统成像质量的影响.

关键词：光电窗双模探测频率选择表面栅网结构

Highly efficient optics/microwave beam splitter based on frequency selective surface

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Chinese Optics Letters 2024年第6期22卷 136-141页

作者： Qiao Sun Nianxi Xu Haigui Yang Dongzhi Shan Yang Tang Xin Chen Tongtong Wang Jinsong Gao Yu Cai Key Laboratory of Optical System Advanced Manufacturing Technology Changchun Institute of OpticsFine Mechanics and PhysicsChinese Academy of SciencesChangchun 130033China State Key Laboratory of Applied Optics Changchun Institute of OpticsFine Mechanics and PhysicsChinese Academy of SciencesChangchun 130033China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China Jilin Provincial Key Laboratory of Advanced Optoelectronic Equipment and Instrument Manufacturing Technology Changchun 130033China Unit 96951 of the People’s Liberation Army Beijing 100039China

The development of hybrid optics/microwave communication systems puts forward a new requirement for beam splitters to efficiently transmit microwave signals and simultaneously reflect optical signals. Owing to mechanical constraints, the physical thickness of beam splitters is of the order of tens of millimeters. The corresponding electrical thickness has the same order of magnitude as microwave wavelengths, and the resulting multi-beam interference effect significantly reduces the microwave transmittance, impacting the beam splitting *** study presents a new optics/microwave beam splitter based on the ability of the frequency selective surface(FSS) to shape the resonant curve. A beam splitter sample,whose physical thickness and substrate material are 20 mm and quartz glass, respectively, is designed, simulated, fabricated, and characterized to validate the feasibility of this strategy. The measured results show that the minimum microwave transmittance between 35 and 36.5 GHz with an incidence angle of 45° under TE polarization is 86.43%, and the mean value of the reflectance spectra from 450 to 900 nm and that from 7.7 to 10.5 μm both exceed 96%. This FSS-based optics/microwave beam splitter is expected to play a key role in hybrid optics/microwave communication systems.

关键词： beam splitter multi-beam interference frequency selective surface high transmission

一种Ku波段／毫米波波段独立双通带微型化频率选择表面

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红外与毫米波学报 2014年第3期33卷 241-247页

作者：王秀芝高劲松徐念喜中国科学院长春光学精密机械与物理研究所、中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

为了满足现代通信设备多频带及集成化要求，基于三屏耦合机制和双屏谐振机制，设计了一种在Ku波段和毫米波波段具有独立双通带、微型化和“矩形化”滤波特性的频率选择表面（FSS）.根据物理结构分析了其作用机理，并采用矢量模式匹配法... 详细信息

为了满足现代通信设备多频带及集成化要求，基于三屏耦合机制和双屏谐振机制，设计了一种在Ku波段和毫米波波段具有独立双通带、微型化和“矩形化”滤波特性的频率选择表面（FSS）.根据物理结构分析了其作用机理，并采用矢量模式匹配法计算了其传输特性.结果表明：该结构单元尺寸仅为第一通带谐振波长的0.104倍，具有微型化特征；第二通带在42.6 GHz和49.6 GHz时出现双峰，在47.4 GHz时出现-0.828 dB的“浅谷”，具有“矩形化”传输特性；两个通带间隔约30 GHz且相互独立，在0°~60°扫描范围内均具有良好的角度稳定性.这种多功能的FSS可以满足工程应用要求.

关键词：频率选择表面双通带容性表面感性表面

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宽带复合耦合型频率选择表面

光学精密工程 2022年第7期30卷 773-779页

作者：焦健徐念喜陈新高劲松长春师范大学物理学院吉林长春130032 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室吉林长春130033 光电装备与仪器先进制造技术吉林省重点实验室吉林长春130033

为满足具有稳定传输特性的低剖面、宽带频率选择表面(Frequency Selective Surface,FSS)结构的需求,提出了一种基于复合耦合型结构的宽带FSS结构。基于相邻周期子单元间相位-振幅的相互调制作用,建立新型宽带FSS的物理模型。采用全波数... 详细信息

为满足具有稳定传输特性的低剖面、宽带频率选择表面(Frequency Selective Surface,FSS)结构的需求,提出了一种基于复合耦合型结构的宽带FSS结构。基于相邻周期子单元间相位-振幅的相互调制作用,建立新型宽带FSS的物理模型。采用全波数值仿真方法分析新型宽带FSS的电磁传输特性,以及扫描角度对其电磁传输特性的影响。最后,采用印刷电路板技术制备500 mm×500 mm的实验样件,并利用自由空间法测试其传输特性。实验结果表明:该结构具有稳定传输的宽频带特性,其-3 dB带宽为8.85 GHz,阻带顶部平坦、边缘陡直性较好,具有较好的入射角度稳定性。相邻周期子单元间相位-振幅相互调制作用理论为展宽FSS工作带宽提供了新方法,基于该方法设计的新型宽带FSS结构具有潜在的工程应用价值。

关键词：频率选择表面复合耦合型宽阻带电磁传输特性

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基于互补屏的极化分离结构设计研究

物理学报 2013年第19期62卷 438-445页

作者：焦健高劲松徐念喜陈新中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室长春130033 中国科学院大学北京100049

以互补频率选择表面(CFSS)结构的强耦合作用为基础,设计一种具有极化分离作用的频率选择表面(PSS),当容性表面与感性表面沿周期排布方向具有横向位移时,CFSS成为具有TM带通、TE带阻的极化分离结构.建立等效电路模型分析PSS结构极化分离... 详细信息

以互补频率选择表面(CFSS)结构的强耦合作用为基础,设计一种具有极化分离作用的频率选择表面(PSS),当容性表面与感性表面沿周期排布方向具有横向位移时,CFSS成为具有TM带通、TE带阻的极化分离结构.建立等效电路模型分析PSS结构极化分离原理,采用耦合积分方程法计算极化分离结构的传输特性以及容性表面和感性表面的电场分布.理论分析与实验测试结果均表明:PSS具有良好的极化分离特性和角度稳定性,为极化波产生器和极化分离结构的设计提供借鉴.

关键词：频率选择表面极化选择互补屏频率选择表面

基于离散粒子群算法的频率选择表面优化设计研究

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物理学报 2014年第13期63卷 401-407页

作者：徐念喜高劲松冯晓国中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室长春130033

为了解决大角度照射下的单侧介质加载的频率选择表面(frequency selective surfaces,FSS)通带高透过率和阻带高反射率要求之间的矛盾,本文采用离散粒子群算法(discrete particle swarm optimization,DPSO)优化设计FSS的周期间隔和图形... 详细信息

为了解决大角度照射下的单侧介质加载的频率选择表面(frequency selective surfaces,FSS)通带高透过率和阻带高反射率要求之间的矛盾,本文采用离散粒子群算法(discrete particle swarm optimization,DPSO)优化设计FSS的周期间隔和图形几何尺寸等多个参数,在通带高透过率和阻带高反射率要求之间寻求一个最优的折衷的设计目标.仿真与试验表明:在TE电波70?照射下,采用DPSO优化出的一个半波壁厚电介质加载的密集型Y环孔径结构,其通带透过率达到80%,阻带透过率低于30%,从而为大角度照射下的天线罩提供一种优良FSS设计结果,并为解决FSS通带高透过率和阻带高反射率要求之间的矛盾提供理论指导.

关键词：天线罩频率选择表面离散粒子群算法

Ku/Ka波段双通带频率选择表面雷达罩设计研究

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物理学报 2013年第23期62卷 320-326页

作者：王秀芝高劲松徐念喜中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室长春130033 中国科学院大学北京100049

为了满足现代通信设备多频带及集成化要求,基于耦合机理和谐振机理,在实心半波壁雷达罩和A夹层雷达罩等效平板基底上设计了一种由容性表面(内嵌谐振单元)-感性表面-容性表面(内嵌谐振单元)-等效基底级联而成的Ku/Ka波段双通带频率选择... 详细信息

为了满足现代通信设备多频带及集成化要求,基于耦合机理和谐振机理,在实心半波壁雷达罩和A夹层雷达罩等效平板基底上设计了一种由容性表面(内嵌谐振单元)-感性表面-容性表面(内嵌谐振单元)-等效基底级联而成的Ku/Ka波段双通带频率选择表面结构.根据FSS的物理结构建立了等效电路模型,分析了滤波机理,利用全波分析软件计算了两种FSS雷达罩的传输特性.该结构基于容性表面与感性表面的耦合作用在Ku波段形成具有微型化特性的第一通带,基于两个容性表面内嵌的方环单元谐振在Ka波段形成第二通带,两通带透过率分别为89%,94.7%(实心半波壁FSS雷达罩)、88.2%/93.7%(A夹层FSS雷达罩),在0—45扫描范围内,两通带传输特性稳定.在半波壁雷达罩的等效平板上制作了Ku/Ka双通带实验样件,利用自由空间法测试其传输特性,在制作误差允许的范围内,测试结果与仿真结果基本一致.为研究通带间隔较宽的多频FSS提供了理论和实验依据.

关键词：雷达罩频率选择表面(FSS) 双通带

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Ku/Ka波段双通带频率选择表面设计研究

物理学报 2013年第16期62卷 362-367页

作者：王秀芝高劲松徐念喜中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室长春130033 中国科学院大学北京100049

为了实现双通带频率选择表面(FSS)在较厚介质基底、较大频带间隔和入射角度下的工程应用,设计制备了一种性能优良的Ku/Ka波段双频FSS结构.利用FSS栅瓣图分析了FSS具有稳定滤波特性的条件.应用矢量模式匹配法计算了基于分形技术和复合图... 详细信息

为了实现双通带频率选择表面(FSS)在较厚介质基底、较大频带间隔和入射角度下的工程应用,设计制备了一种性能优良的Ku/Ka波段双频FSS结构.利用FSS栅瓣图分析了FSS具有稳定滤波特性的条件.应用矢量模式匹配法计算了基于分形技术和复合图形技术的FSS的传输特性.根据单元谐振模式和FSS传输特性归纳了厚介质基底、较远双通带FSS的设计原则,最终优化出一种由方环复合"Y"环单元组成的FSS结构.结果表明:该结构在6.7mm厚介质基底上0°—45°扫描范围内,在Ku/Ka波段具有稳定的双频传输特性,透过率均优于75%.这为设计基底厚度较大、频带间隔较远、入射角度要求较高的双带FSS结构提供了理论参考与实验依据.

关键词：频率选择表面双通带分形结构FSS 复合结构FSS