(57)【要約】  光学窓が提供される。これは、コア層と、クラッド層と、前記コア層とクラッド層との間に設置された電磁インターフェース（EMI）層と、を有する。
2019532249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学窓であって、
コア層と、
クラッド層と、
前記コア層とクラッド層との間に設置された電磁インターフェース（EMI）層と、
を有する、光学窓。
【請求項２】
前記コア層、前記クラッド層、および前記EMI処理層は、湾曲形状を有する、請求項1に記載の光学窓。
【請求項３】
前記コア層は、単一相の材料を有し、前記クラッド層は、ナノ複合体光セラミックを有する、請求項1に記載の光学窓。
【請求項４】
前記クラッド層は、前記コア層よりも少なくとも5倍硬い、請求項1に記載の光学窓。
【請求項５】
前記EMI処理層は、導電性グリッドおよび導電膜の少なくとも一つを有する、請求項1に記載の光学窓。
【請求項６】
光学窓であって、
複数の抗反射コーティングと、
前記複数の抗反射コーティングの最も外側のものと、外−中間のものとの間に設置された、最外窓層と、
前記複数の抗反射コーティングの最も内側のものと、内−中間のものとの間に設置された、最内窓層と、
前記外−中間の抗反射コーティングと前記内−中間の抗反射コーティングとの間に設置された、電磁インターフェース（EMI）処理層と、
を有する、光学窓。
【請求項７】
前記複数の抗反射コーティング、前記最外窓層、前記最内窓層、および前記EMI処理層は、曲面形状を有する、請求項6に記載の光学窓。
【請求項８】
前記最外窓層は、ナノ複合体光セラミック材料を有し、前記最内窓層は、単一相の材料を有する、請求項6に記載の光学窓。
【請求項９】
前記ナノ複合体光セラミックは、ナノ複合体形成部の分布傾斜を有する、請求項8に記載の光学窓。
【請求項１０】
前記最外窓層の材料は、前記最内窓層の材料よりも硬い、請求項6に記載の光学窓。
【請求項１１】
前記EMI処理層は、導電性グリッドおよび導電性膜の少なくとも一つを有する、請求項6に記載の光学窓。
【請求項１２】
前記複数の抗反射コーティングの1または2以上は、それぞれ、成膜された幾何光学コーティングおよび微細構造化物理的光学コーティングの少なくとも一つを有する、請求項6に記載の光学窓。
【請求項１３】
さらに、前記EMI処理層に隣接する接着層を有し、
前記接着層は、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、低融点光学ガラス、パラフィン、チオール、およびウレタンの少なくとも一つまたはそれ以上を有する、請求項6に記載の光学窓。
【請求項１４】
前記複数の抗反射コーティングの前記最も内側のものと前記内−中間のものの間に、追加の抗反射コーティングが設置され、
前記追加の抗反射コーティングは、前記複数の抗反射コーティングの前記内−中間のものからずらされ、熱管理空間を定める、請求項6に記載の光学窓。
【請求項１５】
光学窓を組み立てる方法であって、
コア層材料を予備処理するステップと、
前記コア層材料の上に電磁インターフェース（EMI）処理層材料を設置するステップと、
クラッド層材料を提供し、前記クラッド層材料と前記コア層材料の間に前記EMI処理層材料を挟むステップと、
少なくとも前記コア層材料および前記クラッド層材料をポスト処理するステップと、
を有する、方法。
【請求項１６】
前記コア層材料、前記EMI処理層材料、および前記クラッド層材料は、曲面形状を有する、請求項15に記載の方法。
【請求項１７】
前記クラッド層材料は、ナノ複合体光セラミック（NCOC）を有し、
前記コア層材料は、単一相の材料を有する、請求項15に記載の方法。
【請求項１８】
前記コア層材料を予備処理するステップは、焼結処理および熱間静水圧プレス処理（HIP）の少なくとも一つまたはそれ以上を有する、請求項15に記載の方法。
【請求項１９】
前記クラッド層材料を提供するステップは、
予備処理されたコア層材料およびEMI処理層材料を、クラッド層の厚さを設定するように形成された固定冶具に配置するステップと、
前記クラッド層材料を前記固定冶具に堆積させるステップと、
を有する、請求項15に記載の方法。
【請求項２０】
前記クラッド層材料を提供するステップは、前記クラッド層材料を予備処理するステップを有し、
前記少なくとも前記コア層材料および前記クラッド層材料をポスト処理するステップは、焼結処理および熱間静水圧プレス処理（HIP）の少なくとも一つまたはそれ以上を有する、請求項15に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、相傾斜ナノ複合体窓の製作、および耐久性光学窓を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
飛行機および高速ミサイルに使用される光学窓は、たわみ強度、衝撃耐久性、および光透過性に関する、極めて厳しい要求仕様に合致する必要がある。これらの制約は、しばしば、両立しない。例えば、環境的に凹凸のある窓では、十分な透明性が得られず、あるいは次世代の光探索および軌道用途のスペクトルバンド幅が得られない。
【０００３】
光学窓は、これに限られるものではないが、単結晶成長、化学気相成膜法（CVD）、およびナノ複合体焼結法を含む各種プロセスにより、製造され得る。特に、ナノ複合体は、窓への使用に対して極めて魅力的な材料である。なぜなら、これらは、複数の材料（または相）を組み合わせることで、いずれか単独の相から製造される窓よりも強い窓を製造できるからである。ナノ複合体系窓は、通常、粉末プロセスを用いて形成され、このプロセスでは、極めて大きな湾曲した窓形状が、ほぼ完成形状で製造できる。これは、ニアネットシェイプ法と称され、理論上、最小限の材料ロスで、いかなる所望の形状の窓の形成にも使用できる。単結晶成長またはCVD法を用いる他の窓材料では、窓の製作は、大きな材料のブロックから開始される必要があり、これは、所望の窓形状を製造する際に彫り刻まれる。これは、極めて高コストで時間消費的である上、材料使用の観点から、無駄が多い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
単相（例えばCVD）材料と比較すると、ナノ複合体は、ニアネットシェイプ法の利点はあるものの、それらの使用と天秤にかけるべきある種の短所を有する。例えば、ナノ複合体窓の光透過性は、高い光吸収性、および追加の材料または相により導入される散乱性のため、高めることが難しい。すなわち、例えば硫化亜鉛（ZnS）のニアネットシェイプ焼結法では、機械的に弱い窓が製造され、通常、飛行する用途には利用できない一方、添加される第2の材料の相は、焼結中の大きな粒成長を抑制し（硬度維持のために重要）、添加硬化剤は、散乱および吸収効果を導入する。特に、これは、硫化亜鉛で形成される窓、および追加の第2の硫化物相を含む窓において生じる。窓の機械的強度は、純粋な焼結ZnSに比べて顕著に高められるが、第2の硫化物相の存在により、放射線の長波長赤外（LWIR）スペクトルバンドにおいて、強い光吸収が生じる。
【０００５】
また、ある窓に対して、あるコーティングおよび電気機械インターフェース（EMI）処理層を設置することができるが、そのようなコーティングは、十分な耐久性を有しない傾向にある。一方、ある場合、機械的なシャッタを使用して、窓を保護することができるが、シャッタは、全ての場合に利用できる訳ではない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様では、光学窓が提供され、これは、コア層と、クラッド層と、前記コア層とクラッド層との間に設置された電磁インターフェース（EMI）層と、を有する。
【０００７】
追加のまたは別の実施例では、前記コア層、前記クラッド層、および前記EMI処理層は、湾曲形状を有する。
【０００８】
追加のまたは別の実施例では、前記コア層は、単一相の材料を有し、前記クラッド層は、ナノ複合体光セラミックを有する。
【０００９】
追加のまたは別の実施例では、前記クラッド層は、前記コア層よりも少なくとも5倍硬い。
【００１０】
追加のまたは別の実施例では、前記EMI処理層は、導電性グリッドおよび導電膜の少なくとも一つを有する。
【００１１】
本発明の別の態様では、光学窓が提供され、これは、
複数の抗反射コーティングと、
前記複数の抗反射コーティングの最も外側のものと、外−中間のものとの間に設置された、最外窓層と、
前記複数の抗反射コーティングの最も内側のものと、内−中間のものとの間に設置された、最内窓層と、
前記外−中間の抗反射コーティングと前記内−中間の抗反射コーティングとの間に設置された、電磁インターフェース（EMI）処理層と、
を有する。
【００１２】
追加のまたは別の実施例では、前記複数の抗反射コーティング、前記最外窓層、前記最内窓層、および前記EMI処理層は、曲面形状を有する。
【００１３】
追加のまたは別の実施例では、前記最外窓層は、ナノ複合体光セラミック材料を有し、前記最内窓層は、単一相の材料を有する。
【００１４】
追加のまたは別の実施例では、前記ナノ複合体光セラミックは、ナノ複合体形成部の分布傾斜を有する。
【００１５】
追加のまたは別の実施例では、前記最外窓層の材料は、前記最内窓層の材料よりも硬い。
【００１６】
追加のまたは別の実施例では、前記EMI処理層は、導電性グリッドおよび導電性膜の少なくとも一つを有する。
【００１７】
追加のまたは別の実施例では、前記複数の抗反射コーティングの1または2以上は、それぞれ、成膜された幾何光学コーティングおよび微細構造化物理的光学コーティングの少なくとも一つを有する。
【００１８】
追加のまたは別の実施例では、前記EMI処理層に接着層が隣接され、
前記接着層は、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、低融点光学ガラス、パラフィン、チオール、およびウレタンの少なくとも一つまたはそれ以上を有する。
【００１９】
追加のまたは別の実施例では、
前記複数の抗反射コーティングの前記最も内側のものと前記内−中間のものの間に、追加の抗反射コーティングが設置され、これは、前記複数の抗反射コーティングの前記内−中間のものからずらされ、熱管理空間を定める。
【００２０】
本発明のさらに別の態様では、光学窓を組み立てる方法が提供される。当該方法は、
コア層材料を予備処理するステップと、
前記コア層材料の上に電磁インターフェース（EMI）処理層材料を設置するステップと、
クラッド層材料を提供し、前記クラッド層材料と前記コア層材料の間に前記EMI処理層材料を挟むステップと、
少なくとも前記コア層材料および前記クラッド層材料をポスト処理するステップと、
を有する。
【００２１】
追加のまたは別の実施例では、前記コア層材料、前記EMI処理層材料、および前記クラッド層材料は、曲面形状を有する。
【００２２】
追加のまたは別の実施例では、前記クラッド層材料は、ナノ複合体光セラミック（NCOC）を有し、
前記コア層材料は、単一相の材料を有する。
【００２３】
追加のまたは別の実施例では、前記コア層材料を予備処理するステップは、焼結処理および熱間静水圧プレス処理（HIP）の少なくとも一つまたはそれ以上を有する。
【００２４】
追加のまたは別の実施例では、前記クラッド層材料を提供するステップは、
予備処理されたコア層材料およびEMI処理層材料を、クラッド層の厚さを設定するように形成された固定冶具に配置するステップと、
前記クラッド層材料を前記固定冶具に堆積させるステップと、
を有する。
【００２５】
追加のまたは別の実施例では、前記クラッド層材料を提供するステップは、前記クラッド層材料を予備処理するステップを有する。
【００２６】
追加のまたは別の実施例では、前記少なくとも前記コア層材料および前記クラッド層材料をポスト処理するステップは、焼結処理および熱間静水圧プレス処理（HIP）の少なくとも一つまたはそれ以上を有する。
【００２７】
これらのおよび他の利点および特徴は、図面を参照した以下の記載から明らかになる。
【００２８】
本願のより良い理解のため、添付図面および詳細な説明を参照した、以下の説明が参照される。図において、同様の参照符号は、同様の部品を表す。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施例による一体化レドーム層の側面図である。
【図２】別の実施例による一体化レドーム層の側面図である。
【図３】別の実施例による一体化レドーム層の斜視図である。
【図４】別の実施例による一体化レドーム層の斜視図である。
【図５】実施例による一体化レドーム層の組立方法を示したフロー図である。
【図６】実施例による、硬化または焼結の前に、一体化レドーム層に分布傾斜を生成するために使用される遠心力装置を概略的に示した図である。
【図７】別の実施例による、硬化または焼結の前に、一体化レドーム層に分布傾斜を生成するために使用される遠心力装置を概略的に示した図である。
【図８】実施例による光学窓の側面図である。
【図９】別の実施例による光学窓の簡略化された側面図を示した図である。
【図１０】別の実施例による、図8および図9の光学窓のEMI処理層を示した図である。
【図１１】別の実施例による、図8および図9の光学窓のEMI処理層を示した図である。
【図１２】実施例による、熱管理空間を有する光学窓の側面図を示した図である。
【図１３】実施例による光学窓を組み立てる方法を示したフロー図である。
【図１４】実施例による光学窓にクラッド層を提供する固定冶具を概略的に示した図である。
【図１５】実施例による光学窓のコア層とクラッド層の間にEMI処理層を挟む方法を概略的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に示すように、優れた長波長および中間波長の広帯域透過性、ならびに高い機械的耐久性を有する、極めて大きな湾曲した光学窓が提供される。窓は、高い光透過性を有し、極めて耐久性のあるナノ複合材料で構成され、窓は、光透過性は窓のバルク全体に要求されるものの、耐久性は、環境の影響に暴露される材料の表面にのみ必要となると言う事実に基づいて形成される。遠心力装置が使用され、窓の外表面近傍における硬化剤の密度が高められ、機械的強度が向上される。これは、最も必要であるが、窓のバルクの他の領域では、硬化剤は低減または排除される。硬化剤の全体積を少なく維持することにより、総じて、窓の光透過性が比較的改善される。一方、硬化剤の窓の表面での密度を高めることにより、機械的耐久性が高められる。「相傾斜」ナノ複合体窓の得られる光学的および機械的特性は、現在の技術で得られるものを超え、光透過性にあまり影響や悪影響を及ぼさずに、新たな硬化剤を導入することも可能となる。遠心力装置により生じる遠心力の使用により、実際に窓の機械的強度、ならびに雨、砂、および他の衝突物に対する耐久性をを高めたまま、ナノ複合体形成部に使用される光吸収材料を低減することが可能となる。乾燥粉末の遠心沈降を実施する方法として、超音波撹拌を追加してもよい。
【００３１】
図1を参照すると、一体化レドーム層組立体10が提供されており、これは、第1のナノ複合体形成部11と、第2のナノ複合体形成部12とを有する。第2のナノ複合体形成部12は、硬化剤を有し、第1のナノ複合体形成部11よりも高い有効密度を有する。第1のナノ複合体形成部11は、第1のナノ複合体形成部11の少なくとも一部における硬化剤の欠乏のため、第2のナノ複合体形成部12よりも高い光透過性であってもよいが、これは必須ではない。第1および第2のナノ複合体形成部11、12は、ともに一体化レドーム層13に提供され、各々は、一体化レドーム層13の1または複数の軸に対して、それぞれの分布傾斜を有する。
【００３２】
実施例では、図1に示すように、一体化レドーム層13には、尖ったノーズコーンまたは湾曲先端140を有するノーズコーンまたは湾曲形状14と、尖ったノーズコーンまたは湾曲先端140から後部方向に延伸する湾曲側壁141とが提供されてもよい。これらのおよび他の場合、第1および第2のナノ複合体形成部11、12のそれぞれの分布傾斜は、一体化レドーム層13の横軸A1に対して定められ、横軸A1は、一体化レドーム層13の中心長手軸A2に対して横断するように、または垂直に配向される。すなわち、横軸A1は、ノーズコーンまたは湾曲先端140と近接する一体化レドーム層13の任意の部分として、一体化レドーム層13の第1の前方または前部15、ならびにノーズコーンまたは湾曲先端140から離れた一体化レドーム層13の任意の部分として、一体化レドーム層13の第2の後方または後部16を、有効に定める。
【００３３】
第2のナノ複合体形成部12が硬化剤を有し、第1のナノ複合体形成部11よりも高い有効密度を有する範囲で、一体化レドーム層13は、形成され、硬化され（例えば焼結され）、第2のナノ複合体形成部12の分布傾斜は、第2のナノ複合体形成部12の大部分が前部15に配置されるように特徴化され、第1のナノ複合体形成部11の分布傾斜は、第1のナノ複合体形成部11の大部分が後部16に配置されるように特徴化される。それぞれの勾配のこれらの特徴は、以下の結果を有する。
【００３４】
通常、第1および第2のナノ複合体形成部11、12が、それぞれ、後部および前部16、15に配置されると、前部および後部15、16内の均質性が高まり、これに対応して、一体化レドーム層13が電磁気（EM）放射線を散乱しまたは吸収する傾向は、第1および第2のナノ複合体形成部11、12が一体化レドーム層13の全体にわたって均一に分配されている場合に比べて、抑制される。
【００３５】
また、硬化剤を有する第2のナノ複合体形成部12が第1のナノ複合体形成部11よりも比較的硬く、全体的にまたは大部分が、一体化レドーム層13が異物による衝撃を最も受け易い場所、および一体化レドーム層13を介した信号の光透過性が概してあまり重要ではない場所である前部15に配置される場合、一体化レドーム層13の全体的な強度および耐久性は、有益な光透過性を犠牲にすることなく高められる。一方、第1のナノ複合体形成部11が、第2のナノ複合体形成部12よりも比較的高い光透過性を有し、全体的にまたは大部分が、一体化レドーム層13を介した信号の光透過性が最も重要で、衝撃が通常あまり生じない場所である後部16に配置される場合、一体化レドーム層13の全体的な光透過性は、強度または耐久性を犠牲にすることなく高められる。
【００３６】
図2を参照すると、別の実施例では、一体化レドーム層13に、図1のようなノーズコーンまたは湾曲形状14が提供されてもよいが、第1および第2のナノ複合体形成部11、12のそれぞれの分布傾斜は、一体化レドーム層13の複数の軸に対して定められる。これらのまたは他の場合、複数の軸は、例えば、横軸A1および中心長手軸A2を含んでもよい。すなわち、横軸A1は、一体化レドーム層13の前部および後部15、16を有効に定める一方、中心長手軸A2は、ノーズコーンまたは湾曲先端140および側壁141の外表面に近接する、一体化レドーム層13のこれらの部分としての一体化レドーム層13の外側部分17、ならびにノーズコーンまたは湾曲先端140および側壁141の内部表面に近接する、一体化レドーム層13のこれらの部分としての一体化レドーム層13の内側部分18を定めてもよい。
【００３７】
図2の実施例では、一体化レドーム層13は、第2のナノ複合体形成部12の分布傾斜が、第2のナノ複合体形成部12の大部分が前部15における外側部分17に沿って配置されるように特徴化され、第1のナノ複合体形成部11の分布傾斜が、第1のナノ複合体形成部11の大部分が後部16における内側部分18に沿って配置されるように特徴化されるように、形成され、硬化（例えば焼結）され得る。
【００３８】
さらに別の実施例では、第1のナノ複合体形成部11は、比較的小さな、または第1のサイズ（例えば、個々の粒子径の中間値または平均により測定される）S1のイットリウム酸化物（Y2O3）粒子を有し、第2のナノ複合体形成部12は、比較的大きな、または第2のサイズ（例えば、個々の粒子径の中間値または平均により測定される）S2のマグネシウム酸化物（MgO）粒子を有し、通常、第2のサイズS2は、第1のサイズS1よりも大きい。従って、図1の実施例では、それぞれの分布傾斜は、後部16におけるノーズコーンまたは湾曲先端140から離れた、第1のサイズS1のY2O3粒子の増加する分布と、前部15におけるノーズコーンまたは湾曲先端140と近接した、第2のサイズS2のMgO粒子の増加する分布とにより特徴化される。図2の実施例の場合、それぞれの分布傾斜は、ノーズコーンまたは湾曲先端140から離れ、後部16における内側部分18に沿った第1のサイズS1のY2O3粒子の増加する分布と、ノーズコーンまたは湾曲先端140に近接し、前部15における外側部分17に沿った第2のサイズS2のMgO粒子の増加する分布とにより特徴化される。
【００３９】
図3および図4を参照すると、実施例では、一体化レドーム層13は、少なくとも一つの丸い（球、半球などの）形状301（図3参照）と、平坦な形状401（図4参照）とを有してもよい。いずれかまたは他の場合、前述のように、一体化レドーム層13は、それぞれの分布傾斜を有する、第1および第2のナノ複合体形成部11、12を有してもよい。従って、ある例の場合、図3の丸い形状301を有する一体化レドーム層13は、湾曲内表面に向かって第1のナノ複合体形成部11の増加した分布と、湾曲外表面に向かって第2のナノ複合体形成部12の増加した分布とを有する。同様に、図4の平坦な形状401を有する一体化レドーム層13は、第1のナノ複合体形成部11の片側に向かって増加した分布と、第2のナノ複合体形成部12の他の側に向かって増加した分布とを有する。
【００４０】
図5を参照すると、一体化レドーム層の組立方法が示されている。本方法は、まず、第1および第2の部分を有する、一体化レドーム層（ノーズコーンまたは湾曲形状14と、図1および図2における第1の前方または前部15、および第2の後方または後部16とを有する一体化レドーム層13、図3の丸い形状301を有する一体化レドーム層13、または図4の平坦形状401を有する一体化レドーム層13など）を設計するステップを有する。第1の部分は、第2の部分よりも耐久性があり、第2の部分は、第1の部分よりも光透過性である（ブロック501）。さらに、本方法は、一体化レドーム層型（図1および図2のようなノーズコーンまたは湾曲形状を有する型など）に、第1および第2のナノ複合体形成部を提供するステップを有する。ここで、第2のナノ複合体形成部は、硬化剤を有し、第1のナノ複合体形成部よりも高い有効密度を有する（ブロック502）。次に、本方法は、硬化（例えば焼結）の前に、第1および第2のナノ複合体形成部のそれぞれの分布傾斜が生じるように操作するステップを有する（ブロック503）。
【００４１】
図5に示すように、別の実施例では、本方法は、第1および第2のナノ複合体形成部の好ましくない分離パラメータを制御するステップ（ブロック504）、ならびに第1および第2のナノ複合体形成部の少なくとも一つに材料を追加して、それぞれの有効密度およびそれぞれの沈降速度の少なくとも一つを調整するステップ（ブロック505）を有してもよい。ブロック504の好ましくない分離パラメータを制御は、例えば、第1および／または第2のナノ複合体形成部に対して実施される、超音波支援プロセスを含んでもよい。
【００４２】
第1および第2のナノ複合体形成部は、流体中に懸濁され、あるいは乾燥粉末として提供される。後者の場合、乾燥粉末は、遠心力を用いて容易に分離されない場合があることが理解される。分離および分散プロセスの超音波支援のため、超音波撹拌器が遠心力装置に取り付けられてもよい。超音波撹拌は、第1および第2のナノ複合体の粒子間のファンデルワールス引力を妨げ、これらは、より容易に泳動し、あるいは体積を介して滑ることが可能になる。また、第2のナノ複合体形成部の硬化剤は、第2のナノ複合体形成部の有効密度を下げる傾向にあるため、光学的に良質な第3の相または材料を、第2のナノ複合体形成部に添加し、第2のナノ複合体形成部の有効密度を第1のナノ複合体形成部よりも高めてもよい。
【００４３】
実施例では、ブロック503のそれぞれの分布傾斜の生成は、図1および図2の横軸A1のような、一体化レドーム層軸、または図1および図2の横軸A1および中心長手軸A2のような、複数の一体化レドーム層軸に対する、それぞれの分布傾斜を定めるステップを有してもよい（ブロック5031）。また、ブロック503のそれぞれの分布傾斜の生成は、さらに、第1および第2のナノ複合体形成部を有する一体化レドーム層型を、遠心力装置に配置するステップ（ブロック5032）と、遠心力装置を活性化させ、第1および第2のナノ複合体形成部を有する一体化レドーム層型を、一体化レドーム層軸の周り、または複数の一体化レドーム層軸の周りで回転させるステップ（ブロック5033）とを有してもよい。
【００４４】
図6を参照すると、ノーズコーンまたは湾曲形状14、および横軸A1に対して定められるそれぞれの分布傾斜を有する一体化レドーム層13の場合における、ブロック503のそれぞれの分布傾斜の生成が示されている。この場合、一体化レドーム層13は、硬化性材料の硬化前に、遠心力装置601に結合される。遠心力装置601が活性化されると、横軸Aの周囲で、一体化レドーム層13が回転する。そのような回転により、第1および第2のナノ複合体形成部11、12に印加される遠心力が生じ、その結果、人工的な重力場が生じる。この人工的な重力場内で、第1および第2のナノ複合体形成部11、12は、第2のナノ複合体形成部12が高い有効密度を有するため、相互に分離し、第2のナノ複合体形成部12は、前部15に溜まり、第1のナノ複合体形成部11は、後部16に留まるようになる。
【００４５】
図7を参照すると、中心長手軸A2の周りで一体化レドーム層が回転するように、図6の遠心力装置601が修正された例、あるいは、一体化レドーム層13が新たな遠心力装置に配置された例では、硬化前の一体化レドーム層13の中心長手軸A2の周りの回転により、前部15における外側部分17に沿った第2のナノ複合体12のさらなる蓄積、ならびに、後部16における内側部分18に沿った第1のナノ複合体11のさらなる蓄積が生じる。
【００４６】
本願に記載の本発明は、図8乃至図15を参照して以下に示されるような、EMI保護と連携して実施され得ることが理解される。
【００４７】
以下に示すように、耐久性のある光学窓は、例えばLWIR用途での使用に提供される。亜鉛硫化物（ZnS）で形成されたコア層を有する標準的な光学窓は、ナノ複合体光セラミック（NCOC）クラッド層で補強される。コアおよびクラッドの両方が、NCOC粉末プロセス焼結法／HIP法プロセスを用いて形成されてもよい。クラッドは、通常、強度／衝撃目標に合致する、十分な厚さのみを有するが、窓のバルクは、高い透明性のZnSで形成される。また、電磁インターフェース（EMI）処理層が、コアとクラッド層との間に挿入され、EMI保護が提供される。EMI処理層は、1または2以上の表面上の堆積膜であっても、微細構造（モスアイ）グリッドであってもよい。また、耐久性のある光学窓は、抗反射層および接着層を有してもよい。
【００４８】
図8を参照すると、光学窓10が提供されており、これは、複数の抗反射コーティングを有し、その間には、追加層が設置される。具体的には、光学窓10は、最外層の抗反射コーティング11と、外−中間の抗反射コーティング12と、最外層の抗反射コーティング11と外−中間の抗反射コーティング12の間に配置されたクラッドまたは最も外側の窓層（以降、「最外窓層」とも称される）13と、最内層の抗反射コーティング14と、内−中間の抗反射コーティング15と、最内層の抗反射コーティング14と内−中間の抗反射コーティング15との間に設置されたコアまたは最も内側の窓層（以降、「最内窓層」とも称する）16と、EMI処理層17とを有する。
【００４９】
EMI処理層17は、外−中間の抗反射コーティング12と内−中間の抗反射コーティング15の間に配置、または介在される。EMI処理層17は、光学窓10にEMI保護を提供するように機能する。最内層の抗反射コーティング14と内−中間の抗反射コーティング15の間に挟まれた配置では、EMI処理層17は、EMI層が通常好適ではない、外部および／または環境条件から保護される。
【００５０】
光学窓10は、さらに、接着層18を有してもよい。そのような接着層18は、EMI処理層17に隣接して配置され、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、低融点ガラス、チオール、およびウレタンの少なくとも一つまたは2つを有してもよい。
【００５１】
図8に示すように、光学窓10、ならびにその各種部材および層は、曲面形状101を有してもよい。特に、光学窓10、ならびにその各種部材および層は、飛行機またはミサイルの前方端に提供されたノーズコーン形状を有してもよい。
【００５２】
実施例では、最外窓層13は、ナノ複合体光セラミック（NCOC）材料を含み、ある場合には、複数のNCOC材料と、可能な場合、そこに定められた1または2以上の傾斜を有する硬化材料とを有してもよい。一方、最内窓層16は、石英または硫化亜鉛（ZnS）のような、単相材料を有してもよい。いずれの場合も、最外窓層13は、最内窓層16よりも硬く、または実質的に硬い（例えば、最外窓層13は、最内窓層16よりも最大5倍硬い）。最内窓層16は、最外窓層13よりも厚く、または実質的に厚くてもよい。
【００５３】
図9を参照すると、図には、明確化のため、図8の特徴部の全てではなく、一部が示されている。光学窓20の厚さは、各種配置において変化し得る。光学窓10、ならびにその各種部材および層は、湾曲またはノーズコーン形状を有する。例えば、光学窓10がノーズコーン形状を有する場合、光学窓10は、中心長手軸Aに沿って、最大厚さT1を有し、その側端部末端で、より小さな厚さT2を有し、中心長手軸Aからのラジアル距離の増加とともに、厚さが減少してもよい。また、図9に示すように、最内窓層16は、中心長手軸Aに沿って、および側端部末端において、最外窓層13よりも厚くてもよい。また、最外窓層13および最内窓層16はいずれも、中心長手軸からのラジアル距離の増加とともに、減少する厚さを示してもよい。減少の度合いは、最内窓層16において、より顕著であってもよい。
【００５４】
以下、引き続き図8を参照し、追加で図10および図11を参照して、EMI処理層17のある特徴について説明する。図8に示すように、EMI処理層17は、内−中間の抗反射コーティング15の最外表面150と、外−中間の抗反射コーティング12の最内表面120、または接着層18の最内表面（図示されていない）との間に設置される。EMI処理層17は、最外窓層13よりも実質的に薄く、ある場合、最内窓層16に対しても同様である。EMI処理層17は、最外窓層13または最内窓層16のいずれかに比べて、大きなロスを示してもよい。ただし、EMI処理層17の厚さは比較的小さいため、そのようなロスは、限られる。ある場合、EMI処理層17は、導電性グリッド170（図10参照）および導電性薄膜171（図11参照）の少なくとも一つを有し、または導電性グリッド170（図10参照）および導電性薄膜171（図11参照）の少なくとも一つとして、形成されてもよい。
【００５５】
EMI処理層17が図10に示すように導電性グリッド170として提供される場合、内−中間抗反射コーティング15の最外表面150は、（例えば、成膜された幾何光学コーティングパターン、および微細構造化物理的光学コーティングパターンの少なくとも一つとして）微細構造化され、EMI処理層17の材料が設置される溝が形成される。例えば、導電性グリッド170は、モスアイパターン20で形成され、最外表面150（図8参照）は、隆起した六角形突起201のアレイを有し、これらは、中間突起溝202により、相互に分離される。光学窓10の処理の間、EMI処理層17の材料は、これらの中間突起器溝202の内部に設置または成膜され、その後硬化され、EMI処理層17が形成される。
【００５６】
図12および別の実施例を参照すると、最内層の抗反射コーティング14と、内−中間の抗反射コーティング15の間に、追加の抗反射コーティング501が設置されてもよい。この追加の抗反射コーティング501は、内−中間の抗反射コーティング15から離間して配置され、この間に熱管理空間502が定められてもよい。作動条件において、この熱管理空間502には、空気流もしくは流体のような冷却剤、または電気抵抗素子のような加熱素子が供給され、光学窓10の適切な作動温度が維持される。
【００５７】
図13を参照すると、前述の曲面形状を有する光学窓10のような、光学窓を組み立てる方法が示されている。図13に示すように、本方法は、コア層材料を予備処理するステップ（ブロック601）と、コア層材料の上に、電磁インターフェース（EMI）処理層材料を設置するステップ（ブロック602）と、クラッド層材料を提供して、クラッド層材料とコア層材料の間にEMI処理層材料を挟むステップ（ブロック603）と、少なくともコア層材料およびクラッド層材料をポスト処理するステップ（ブロック604）と、を有する。前述のように、クラッド層材料は、ナノ複合体光セラミック（NCOC）を有してもよく、ある場合には、複数のNCOC材料と、可能な場合、1または2以上の傾斜を有する硬化材料とを有してもよい。コア層材料は、硫化亜鉛（ZnS）のような、単一の相材料を有してもよい。
【００５８】
実施例では、ブロック601および603のコア層材料およびクラッド層材料を予備処理するステップは、焼結処理および熱間静水圧プレス処理（HIP）の少なくとも一つまたはそれ以上を有してもよい。同様に、ブロック604のコア層材料およびクラッド層材料の少なくとも一つをポスト処理するステップは、焼結処理およびHIPの少なくとも一つまたはそれ以上を有してもよい。
【００５９】
図14および実施例を参照すると、ブロック603のクラッド層材料を提供するステップは、固定冶具701に、予備処理されたコア層材料と、EMI処理層材料とを配置するステップを有してもよい。固定冶具は、クラッド層の厚さを設定し、その後、固定冶具701の予備処理されたコア層材料とEMI処理層材料の間の空間702に、クラッド層材料が堆積されるように形成される。
【００６０】
図15および別の実施例を参照すると、ブロック603のクラッド層材料を提供するステップは、コア層材料とクラッド層材料の両方を予備処理し、コア材料とクラッド層材料の間にEMI処理層材料を挟み、各種層を合わせて焼結処理およびHIPの少なくとも一つを行うステップを有してもよい。
【００６１】
示された本発明は、相傾斜ナノ複合体層と組み合わせて実施できることが理解される。
【００６２】
本発明の好適実施例について説明したが、当業者には、現在および将来にわたって、特許請求の範囲に属する各種改善および強化が行われ得ることが理解される。これらの請求項は、記載された本発明の適切な保護を維持するように解される必要がある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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