一种用于红外光源的温度调控光学窗口的制作方法

1.本实用新型涉及光电技术领域，具体的涉及一种用于红外光源的温度调控光学窗口。


背景技术：

2.在光电系统中光学窗口具有重要的透光与机械作用，以传统的硅基窄带红外滤光片为例，被广泛应用为红外温度传感器、气体传感器、人体探测器等，但是由于硅基窄带滤光片由硅片、锗、氧化硅、硫化锌等多层材料组成，具有很大的红外透过温度漂移特性，严重的制约了相关光电系统的高精度测量。因此发展具有更高温度稳定性的红外窗口基材、膜材以及复合控制技术具有重要意义。
3.目前的技术上已经广泛采用透明导电薄膜技术对基板进行加热，即将透明导电薄膜按照设定图形均匀镀在光学窗口的表面，通过在透明导电薄膜两端的电极上施加适当电压，利用电流流过透明导电薄膜的焦耳效应产生的热能对玻璃基板进行电加热，达到化冰、除霜、除雾等功能。
4.发明专利202110847597.3，公开了一种激光雷达的前置式加热光学窗口，包括光学基板，光学基板的两个表面的至少一个表面上设置有透明导电膜，光学基板的侧面设置有框架，光学基板固定在框架上，框架上设置有与透明导电膜对应的电极，电极与透明导电膜贴接，光学基板与框架之间设置有将框架内部与外界隔离的密封装置，优点在于通过在光学窗口周边增加一个框架，对加热电路及引出方式重新设计，大大简化了从透明导电膜两端到加热与控制系统之间的电路连接，使得激光雷达光学窗口朝向激光雷达装置的外侧加热成为可能，从而解决了现有技术中存在的加热效率低、除冰速度慢及内部热量辐射大这两个最大的问题。
5.上述专利，在对于光学窗口温度的调整上，通过使用附着在窗口基片表面的各种膜式结构来提高窗口基片表面的温度，膜式结构为容易受到损坏或破坏的结构，当膜的个别部位遭受破坏时，容易造成光学窗口的整体功能的改变。
6.因此，在现有技术中，存在着针对光学窗口的窗口基片表面的温度控制，需要在窗口基片上增加膜式结构，达到控制窗口基片温度的目的，在容易造成破坏的同时，也会造成对窗口基片自身功能性质的影响，比如影响透光率等。
7.基于上述问题，本领域技术人员亟需一种结构简单，温度自适用，能够在较宽的应用温度范围内保持窗口稳定的光谱特性的光学窗口。


技术实现要素：

8.针对以上存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种具有更高温度稳定性的红外窗口基材，并且利用该窗口基材的光学窗口结构简单，温度自适用，能够在较宽的应用温度范围内保持窗口稳定的光谱特性。
9.为达到上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种用于红外光源的温度调控
光学窗口，包括窗口基片，所述窗口基片的同一侧依次设置有圆环状的金属层、圆环状的连接层，以及用于调控光学窗口表面温度的圆环状的电极组合层，所述电极组合层包括上电极、下电极，以及上电极、下电极之间的绝缘连接层。
10.上述的用于红外光源的温度调控光学窗口，所述金属层的内径小于电极组合层的内径。
11.上述的用于红外光源的温度调控光学窗口，所述绝缘连接层为ptc陶瓷，上电极、ptc陶瓷、下电极内径相同，上电极设置于ptc陶瓷上方与连接层连接，下电极设置在ptc陶瓷的下方。
12.本实用新型一种用于红外光源的温度调控光学窗口的有益效果是：通过设置在环形ptc陶瓷上下两侧的上电极和下电极，利用ptc陶瓷发热体是电阻型发热体，电阻值会随温度升高迅速增加，对应的工作电流也随着电阻值的升高而降低至截止，因此由两者所决定的发热功率能恒定不变，ptc陶瓷从而达到自动恒温的目的；通过连接在窗口基片上的圆环形的金属层，在通过连接层达到窗口基片与电极组合层的可靠连接，通过金属层的内径小于电极组合层的内径的尺寸实际，从而实现更为便捷的电极与引线的连接；通过使用圆环形状的金属层、连接层、以及电极组合层，能够充分的暴露窗口基片的透光位置，从而减小恒温保持装置对窗口基片的光谱特性的影响，提高透过率。
附图说明
13.图1为本实用新型整体结构示意图。
具体实施方式
14.为使本领域技术人员更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施方式和附图，对本实用新型的技术方案进行说明。
15.如图1所示，一种用于红外光源的温度调控光学窗口，包括窗口基片1，自窗口基片向窗口基片的同一侧依次向外延伸设置有金属层2、连接层3、电极组合层，所述电极组合层包括上电极4、下电极6，以及上电极、下电极之间的绝缘连接层5。
16.绝缘连接层为ptc陶瓷，上电极、ptc陶瓷、下电极内径相同，上电极设置于ptc陶瓷上方与连接层连接，下电极设置在ptc陶瓷的下方。
17.金属层通过磁控溅射工艺，均匀覆盖于窗口基片的指定区域之上，即基片金属化，金属层的指定区域为圆环形状，均匀的分布在窗口基片的外边缘，从而露出窗口基片中间的光源透过位置，磁控溅射工艺为现有技术，在此不作赘述。
18.通过银钯浆电极高温烧结工艺，将上电极和下电极分别烧结在ptc陶瓷的上下两侧，银钯浆电极高温烧结工艺是一种常用的陶瓷材料电极制备工艺，在此不作赘述。
19.使用ptc陶瓷，可以利用ptc陶瓷制备简单，成本低廉的特点，并且ptc陶瓷广泛用于过流保护、火灾报警、温度测量、恒温发热体等方面。此处就是运用ptc陶瓷在恒温发热体方面的属性。
20.连接层使用含铅的焊锡，含铅焊锡的流动性和浸润性非常好，有助于提升焊接可靠性，通过金属层的功能，先将窗口基片指定区域金属化，然后该金属化层可与焊锡进行结合，使基片能够与ptc陶瓷结合在一起。虽然金属层与连接层都有导电的材料，但是起到的
功能存在区别。带有焊锡的连接层的功能是起到将不同的两层连接到一起，就是粘接功能；窗口基片上面的金属层，是为了保证基片能与焊锡有效连接的媒介，如果没有这层金属，焊锡是无法直接与窗口基片结合的，从而达到金属与非金属连接的目的。
21.进一步，连接层也可以使用含有锡的环氧树脂。
22.进一步，金属层的内径小于电极组合层的内径。
23.进一步，窗口基片采用蓝宝石上镀锗、氧化硅、硫化锌等多层膜，实现3-5微米中心波长、160-200纳米带宽的窄带滤光片，蓝宝石基片的尺寸为直径6-10毫米、厚度0.3-0.8毫米。
24.金属层采用铬打底的金层，铬层厚度40-60纳米，金层厚度90-110纳米，金属层形状为圆环，外径6-10毫米、内径5-6毫米。
25.ptc陶瓷采用高纯的钛酸钡掺入铌、铋、锑、铅、锰、硅等氧化物为原料烧制而成，形状为圆环，外径6-10毫米、内径5-6毫米，厚度0.4-0.8毫米。
26.上电极和下电极为银钯浆电极，通过高温烧结，形状为圆环状，外径6-10毫米、内径5-6毫米。
27.连接层为含铅的焊锡，通过丝网印刷将锡膏均匀涂覆在上电极上，再与金属层耦合，窗口基片与ptc陶瓷共同经过回流焊实现固定连接。
28.具体的，窗口基片采用蓝宝石上镀锗、氧化硅、硫化锌等多层膜，实现3.3微米中心波长、180纳米带宽的窄带滤光片，蓝宝石基片的尺寸为直径8毫米、厚度0.5毫米。
29.金属层采用铬打底的金层，铬层厚度50纳米，金层厚度100纳米，金属层形状为圆环，外径8毫米、内径5.5毫米。
30.ptc陶瓷采用高纯的钛酸钡掺入铌、铋、锑、铅、锰、硅等氧化物为原料烧制而成，形状为圆环，外径8毫米、内径6毫米，厚度0.6毫米。
31.ptc陶瓷的上电极和ptc陶瓷的下电极为银钯浆电极，通过高温烧结，形状为圆环状，外径8毫米、内径6毫米。
32.连接层为含铅的焊锡，通过丝网印刷将锡膏均匀涂覆在ptc陶瓷的上电极上，再与金属层耦合，窗口基片与ptc陶瓷共同经过回流焊实现固定连接。
33.上述实施例只是为了说明本实用新型的结构构思和特点，其目的在于让本领域内的普通技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限定本实用新型的保护范围。凡是根据本

技术实现要素：
的实质所做出的等效变化或修饰，都应该涵盖在本实用新型的保护范围之内。