[发明专利]一种实现均匀加热除冰除霜的圆形光学窗口镀膜方法

说明书

本发明属于光学薄膜领域，具体涉及一种实现均匀加热除冰除霜的圆形光学窗口镀膜方法。所述方法通过对圆形光学窗口表面镀制的可加热薄膜厚度分布进行设计，并制作相应的薄膜厚度调控挡板来调控制备的导电加热薄膜厚度，以改善圆形光学窗口表面导电加热薄膜的导电分布均匀性，提高薄膜加热的均匀性和除冰除霜效率。本发明通过提高窗口表面各处产热功率均匀性，从而降低温度梯度，进而降低了热传导效应。因此，通过改善窗口表面的产热功率均匀性，从根本上改善窗口表面的加热温度均匀性。

技术领域

本发明属于光学薄膜领域，具体涉及一种实现均匀加热除冰除霜的圆形光学窗口镀膜方法。

背景技术

当光学窗口用于高寒地区时，窗口暴露在寒冷的环境中，光学窗口表面易于结冰结霜，严重影响光电系统的正常工作。常见的圆形光学窗口表面加热除冰除霜技术，是在窗口表面制备厚度均匀的、具有导电功能的透明薄膜，并在窗口边沿处制备金属电极，通过电加热的方式实现除冰除霜功能。然而由于圆形光学窗口的尺寸、电极弧度等因素的影响，使得窗口表面透明导电膜在通电加热时，表面各处电流密度分布不均匀，造成表面加热分布不均匀，会使得窗口表面除雾除霜不均匀、不彻底、效率低，甚至当窗口表面温差过大时，还可能造成窗口受热不均而破裂。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提供一种实现均匀加热除冰除霜的圆形光学窗口镀膜方法。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种实现均匀加热除冰除霜的圆形光学窗口镀膜方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1：定义坐标系，以圆形光学窗口的中心点为原点，以成对设置的金属电极各自中心点之间的连线为y轴，以垂直于y轴的直线为x轴，建立水平方向的x-y坐标系；定义r为圆形光学窗口的直径，单位为mm；

步骤2：在y轴方向上，y轴坐标为r及-r处的圆形光学窗口边沿处，按弧形对称的方式设置弧形的正负金属电极；此时，由于正负金属电极相对于x轴对称，因此定义所述正负金属电极各自的两端投影到x轴上的坐标分别为M及-M；

步骤3：确定圆形光学窗口表面待镀制的透明导电膜层的厚度变化情况；其中，将所述透明导电膜层在x-y平面上划分为中心均匀厚度薄膜区域及沿x轴的两端非均匀厚度薄膜区域；其中，以x轴上的坐标值为依据，所述中心均匀厚度薄膜区域处于x轴坐标-M至M的区域内；所述两端非均匀厚度薄膜区域处于x轴坐标-r至-M、以及M至r的区域内；

对于所述中心均匀厚度薄膜区域，其薄膜厚度为恒定值d，单位为nm；

对于所述两端非均匀厚度薄膜区域，其薄膜厚度沿x轴方向延伸的厚度函数为：

其中，h为非均匀厚度薄膜区域上的非均匀厚度值；x为非均匀厚度薄膜区域各处在x轴上的坐标值；a为弧形的对称金属电极的弧度；

步骤4：按照步骤3所确定透明导电膜层的厚度变化情况，在圆形光学窗口表面镀制厚度变化的透明导电膜层。

其中，所述步骤4中，在镀制透明导电膜层时，使用薄膜厚度调控挡板对透明导电膜层的厚度进行调控；

所述薄膜厚度调控挡板形状为平板，中部贯穿开有沿y轴方向延伸的长条形隙孔，所述长条形隙孔的形状设置为中间部分沿x轴方向的开孔宽度为恒定值b，两端部分沿x轴方向的开孔宽度为变化值；即：

所述长条形隙孔沿x轴方向的开孔宽度尺寸函数表示为：

其中，b为薄膜厚度调控挡板中间部分的宽度，根据零件及镀膜工装尺寸来确定，为了确保窗口表面镀膜便于控制；