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光学盖板是片级封装设计中的重要组成结构,具有构成真空密封腔体、维持腔体低真空度和提供光学接口的功能。本文针对非制冷红外焦平面探测器的封装要求,提出了一种在光学盖板上制备超表面红外平板透镜和薄膜吸气剂的新型集成性设计方案。针对远红外波段(8-14μm)设计的超表面红外平板透镜不仅作为光学通道,还具备凸透镜成像功能,对于减小器件的体积具有积极作用;基于现有材料体系,设计了一种能够低温激活(≤300℃)的薄膜吸气剂。本文主要工作内容如下:(1)本文根据非制冷红外焦平面探测器的工作原理,说明了探测器需要真空密闭环境和光学窗口的必要性,介绍了片级封装的特点以及存在的不足,提出了本文的研究目标,即光学盖板的集成化设计。(2)利用CST Studio Suite对红外平板透镜的四种微结构单元的几何参数进行了仿真模拟,得出了对应的透射率和相位调制值,建立了微结构单元数据库。结合微结构单元数据库,利用广义斯涅尔定律和光栅方程给出了超表面红外平板凸透镜微结构单元的排列算法。(3)对非蒸散型薄膜吸气剂进行分析,选取TiZrV合金作为低温激活薄膜吸气剂的材料,利用磁控溅射方法制备了两种薄膜吸气剂,Ti20Zr40V40 at.%和Ti25Zr30V45at.%。通过SEM形貌检测和封装有吸气剂的管壳腔体内热导变化值得出了Ti20Zr40V40 at.%吸气剂能够在300℃下低温激活,且性能优于Ti25Zr30V455 at.%吸气剂。(4)制备了红外平板凸透镜和光线偏转器,通过光学实验测量了在波长为10.6μmCO2激光器照射下红外平板凸透镜的焦斑直径和焦距,以及光线偏转器的偏转角。其中六边形晶格圆柱型平板透镜焦距为40.76mm,焦斑大小为139.97μm,相比其他两种结构焦距更接近理论值,聚光性能更好,适合作为远红外波段(8-14μm)超表面凸透镜的微结构单元。最后根据红外平板透镜和薄膜吸气剂的制备工艺,给出了光学盖板的整体设计方案和工艺流程。