技术领域
[0001] 本
发明属于光学窗
电磁屏蔽领域，特别涉及一种基于直径参数随机的重叠圆环网栅设计方法。
背景技术
[0002] 随着无线设备的快速发展，
电磁波被广泛应用于生产和生活的各个方面，空间电磁环境也变得越来越复杂，特别是在
微波波段和
无线电波段。因此，
电磁干扰的屏蔽逐渐成为了诸多领域急需解决的问题，如光学窗精密探测、航空航天装置、医疗器械以及
电子显示等领域。光学窗口的电磁屏蔽需要同时满足可见光和红外波段的高透过性以及微波和无线电波段的强电磁屏蔽性能。为了解决光学窗的电磁屏蔽问题，诸多方法相继被提出，如ITO
透明导电膜，
频率选择表面（FSS），
石墨烯
薄膜，纳米
银线，金属网栅等。具有亚毫米级周期的金属网栅可透过
波长小于其周期的可见光及红外波段的光，同时屏蔽掉波长大于其周期的微波及无线电波段的电磁波，在光学窗电磁屏蔽领域获得了广泛的应用。
[0003] 传统周期方格结构金属网栅的周期结构在光学波段起着二维衍射光栅的作用，这使得网栅在光学成像时会在像面上形成集中分布分光学衍射图样，集中分布的高级次衍射
能量会降低光学探测器件的成像
质量，影响正常探测，严重时会造成虚假目标的探测，危害极大。为了解决网栅衍射特性的问题，诸多不同结构网栅被提出。
[0004] 1.
专利CN1889822“具有圆环金属网栅结构的电磁屏蔽光学窗”描述了具有圆环外形的金属网栅单元，按二维
正交排列方式秘接排布构成金属网栅阵列，该结构有利于光学窗后成像系统成像质量的提高。
[0005] 2.专利CN101222839“一种具有双层圆环金属网栅结构的电磁屏蔽光学窗”描述了一种由两层圆环金属网栅加载于光学窗两侧构成的电磁屏蔽光学窗,解决高透光性和强电磁屏蔽性能不能同时兼顾的问题。
[0006] 3.专利CN2233113“无莫尔条纹电磁屏蔽观察窗”采用由两层数目不同的金属网平行放置,且它们经线或
纬线存在一定的夹
角,从而达到克服莫尔条纹现象,实现更清晰的
视野。
[0007] 4.专利CN103763907A“基于二维正交分布相切圆环及内切子圆环阵列的电磁屏蔽光窗”描述了由按二维正交分布的基本圆环以及其内切子环构成的金属网栅结构，该结构可实现网栅高级次衍射能量的深度优化。
[0008] 5.专利CN103763901A“基于三角分布相切圆环及内切子圆环阵列的电磁屏蔽光窗”描述了一种加载于光学窗透明基片表面的含有内切子环结构的金属圆环按等边三角形排列密接构成的网栅阵列，该结构可显著的降低网栅高级次衍射光强分布的不均匀性,对成像影响更小。
[0009] 6.专利CN103763896A“双层交错多周期金属圆环嵌套阵列的电磁屏蔽光窗”描述了一种由两层交错排列的金属网栅构成的电磁屏蔽光窗,显著降低了网栅衍射光强分布的不均匀性,减小对成像的影响。
[0010] 7.专利CN102723126A“一种基于随机网格的图形化透明导电薄膜”描述了一种导电区域由形状不规则的随机网格构成的透明导电薄膜，优势在于不会产生莫尔条纹。
[0011] 8.专利CN102902856A“金属网导电薄膜的随机网格设计方法、导电膜及其制作方法”描述了一种由规则图形组成的周期性网格生成不规则多边形组成的随机网格,避免莫尔条纹的产生以及消除透过率差异。
[0012] 9.专利CN104950365A“一种光学透明频率选择表面结构及制作方法”描述了一种基于随机裂缝掩膜的频率选择表明结构，优势在于可避免因金属线宽增加而降低透光性问题且可实现均化高级次衍射能量的目的。
[0013] 专利1-6提出了基于圆环单元的周期结构网栅，圆环单元的结构在改善光学衍射特性方面优于传统的方格结构网栅，可以较好的改善能量集中分布的情况。但专利1-6中的网栅结构均具有周期性，周期结构金属网栅因其固有的周期性在光学波段的高级次衍射能量分布较为集中，降低了光学波段的成像质量。在专利7-9中，提出了随机网格的设计方法，生成了随机分布的多边形网格结构，但相比于多边形结构，圆环结构因其自身的对称性，在均化网栅高级次衍射能量方面更具优势。本发明结合了圆环思想与随机思想提出了基于直径参数随机的重叠圆环网栅设计方法，基于此随机方法的重叠圆环网栅可有效地均化网栅的高级次衍射能量，随机方法通过改变网栅中圆环单元的直径达到了均化高级次衍射能量的目的，高级次衍射能量对成像质量造成的影响显著降低，网栅可同时实现光学波段的高透过性与微波波段的强电磁屏蔽性能。
发明内容
[0014] 本发明的目的在于提供了一种基于直径参数随机的重叠圆环网栅设计方法，以改善传统周期结构金属网栅的高级次衍射能量集中分布的问题，可同时达到高透光率低成像质量影响与强电磁屏蔽性能。
[0015] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：本发明的思想是结合圆环结构与随机结构两种思想，提出了基于直径参数随机的重叠圆环网栅设计方法，从而达到均化网栅高级次衍射能量的目的，同时保证网栅具有高透光性与强电磁屏蔽性能。
[0016] 一种基于直径参数随机的重叠圆环网栅设计方法，其特征在于该网栅由圆环单元构成，在周期阵列排布的重叠圆环网栅的
基础上进行随机化得到，网栅的可随机参数包括直径2R与周期g。
[0017] 根据
权利要求1所述的基于直径参数随机的重叠圆环网栅设计方法,其特征在于将每个圆的直径参数2R在初始直径参数2R0的对称范围[2R0-ΔR,2R0+ΔR]进行随机化。
[0018] 根据权利要求1所述的基于直径参数随机的重叠圆环网栅设计方法,其特征在于网栅的周期g与直径2R的比值g/2R大于1。
[0019] 根据权利要求1所述的基于直径参数随机的重叠圆环网栅设计方法,其特征在于网栅的随机方式为单独随机直径2R参数。
[0020] 根据权利要求1所述的基于直径参数随机的重叠圆环网栅设计方法,其特征在于直径2R的随机范围可通过改变ΔR的大小来调节。
[0021] 根据权利要求1所述的基于直径参数随机的重叠圆环网栅设计方法,其特征在于直径2R的随机方式为均匀分布。
[0022] 本发明具有如下新颖性和显著效果：本发明提出了一种基于直径参数随机的重叠圆环网栅设计方法，此随机方法可将重叠圆环网栅的直径参数有效地随机化，进而生成具有多个不同直径圆环单元的重叠圆环网栅，并且通过合理地控制网栅参数与直径的随机范围来保证网栅各相邻圆环间电气连接。
[0023] 本发明提出了一种基于直径参数随机的重叠圆环网栅设计方法，相比于传统的周期结构网栅，基于直径参数随机的重叠圆环网栅设计方法的重叠圆环网栅可有效地均化集中分布的高级次衍射能量，降低对成像质量的影响，且同时可实现高透光率与强电磁屏蔽效率。随机结构的重叠圆环网栅的各圆环单元具有不同的直径，在原理上改善了网栅高级次衍射能量的集中分布问题。
附图说明
[0024] 图1为本发明所述的随机重叠圆环结构金属网栅的结构示意图。
[0025] 图2为本发明所述的随机重叠圆环结构金属网栅的直径2R的随机方法示意图。
[0026] 图3为本发明所述的随机重叠圆环结构金属网栅的直径2R随机后的网栅结构示意图。
具体实施方式
[0027] 下面将结合本发明
实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述。
[0028] 在本实施例中，随机重叠圆环网栅周期g保持不变，单独对网栅的直径2R进行随机化。周期结构重叠圆环网栅的初始参数为周期g0=400μm，直径2R0=600μm。网栅的直径2R的随机范围设计为35%。圆环直径在[2R0-ΔR,2R0+ΔR]内进行随机，通过调节ΔR的大小来改变直径2R的随机范围。
