一维光子晶体兼容隐身材料研究进展

光子晶体是一种新型的人工结构材料,具有光子禁带和光子局域两个独特的特性,其处于光子禁带内的电磁波被禁止传播呈现出高反射,与光子局域频率相对应的电磁波则会透过光子晶体。光子晶体的出现为多波段兼容隐身材料提供新的设计思路。分析一维光子晶体在多波段兼容隐身领域的优势,并且介绍光子晶体在多波段红外隐身材料、激光/红外兼容隐身材料、雷达/红外隐身兼容材料、可见光/红外兼容隐身材料等方面的研究进展。     

多波段兼容隐身用光子晶体研究进展

光子晶体是由介电常数不同的几种材料组成的一种功能材料。频率处于光子晶体禁带范围内的电磁波在光子晶体中不能传播,表现出高反射的特性;而频率处于光子晶体通带范围内的电磁波则会透过光子晶体,表现出高透射的特性。电磁波传播可以通过光子晶体中缺陷的人工构造来控制。为理清多波段兼容隐身光子晶体材料进一步发展所面临的问题和机遇,对光子晶体在红外多波段隐身、激光/红外兼容隐身、雷达/红外兼容隐身、可见光/红外兼容隐身、多波段兼容隐身5个方面的研究进展进行了总结,并对新一代光子晶体兼容隐身技术的发展进行了展望。     

光子晶体及其传输特性

介绍了光子晶体的概念、光子晶体常用的研究方法。并且讨论了一维光子晶体的3个重要特性,即能带特性、缺陷模特性和全反射隧穿特性。利用光子晶体的这些重要性质可以有效地控制光子的传输。因此光子晶体在光信号处理以及光信号控制方面有着广泛的应用前景。     

基于光子晶体技术的红外隐身材料研究进展

光子晶体是一种新型的人工结构功能材料,其光子禁带对入射电磁波具有高反射率,能够有效改变目标的辐射特性,降低目标在红外波段的可探测性,是未来红外隐身技术的重点发展方向。为理清光子晶体红外隐身材料进一步发展所面临的问题和机遇,对光子晶体在红外辐射特性调控、光子禁带的展宽、多波段兼容技术、变发射率自适应隐身技术等方面的应用进展进行梳理和总结,并对新一代光子晶体红外隐身材料技术发展进行了展望,以期为光子晶体红外隐身材料对宽频隐身、多波段兼容、可逆的动态调整等的需求提供一定的解决思路。     

材料吸收对含缺陷一维光子晶体带隙的影响

研究只有高、低折射率介质层存在吸收时,一维光子晶体带隙随不同吸收系数的变化。结果表明:当吸收系数较小时,光子晶体的带隙随吸收系数的增大而逐渐减小直至消失;当吸收系数较大时,光子晶体没有全向带隙的出现,缺陷几乎消失;同时透射谱和吸收谱都发生剧烈的变化,几乎没有光能通过该光子晶体。研究为一维光子晶体的设计和实际应用提供了有价值的参考。     

三维光子晶体红外隐身材料特性

随着红外探测技术的飞速发展,红外隐身材料的研制与应用在世界各国受到强烈关注。光子晶体凭借其带隙的可调控性脱颖而出。利用带隙处于红外波段的光子晶体作为表面涂层材料能够有效改变目标的红外辐射特性,实现红外隐身。利用理论和实验验证相结合的方法,对基于胶体基元自组装技术制备蛋白石型光子晶体红外隐身材料进行研究,为新型红外隐身材料的发展提供理论指导和技术支持。根据布拉格衍射定律分别确定带隙处于红外探测仪和红外夜视仪的检测波段（3～5 μm和8～14 μm）的光子晶体胶体基元直径范围,并通过分散聚合法合成1～2.21 μm单分散性良好的聚苯乙烯胶体基元。对垂直自组装法、重力沉降法和层层自组装法3种常用的胶体基元自组装方法进行研究,提出一种恒温水浴烘培法。研究结果表明,采用该方法得到的光子晶体结构规整,带隙范围内红外透射率从80%可降至25%,红外热成像仪测试显示对60 ℃的背景材料红外隐身效果好;该方法具有实验设备和工艺简便、耗时较短（仅3 h）、适用微球种类多、阵列规整有序等优点。     

雷达隐身技术分析及进展

阐述了雷达隐身基本理论;对采用外形隐身、材料隐身、电子干扰、阻抗加载的雷达隐身技术机理和方法进行了分析,讨论了雷达隐身技术及其应用于武器装备后形成的巨大价值,并依据隐身目标RCS分布特征研究了雷达隐身平台的性能缺陷;后预测了雷达隐身技术的发展趋势。     

隐身飞机模型双站雷达截面积仿真

一些文献对双基地雷达反隐身的体制和系统技术作了深入研究,但是并未涉及隐身飞机的双站RCS特性,针对F-117A隐身飞机通过独特的几何外形设计来实现隐身的特点,利用电磁仿真软件XFDTD计算和分析了F-117A隐身飞机的双站雷达截面积,包括同频率条件下头向入射、正侧向入射、尾向入射和同双站角条件下从低频频段到高频频段的双站雷达截面积在水平面和垂直面变化的特性,通过对仿真结果的分析得出了有利于反隐身的入射方向为正侧向,双站角为135°～180°,工作频段为低频段,为双基地雷达在频域和空域上的反隐身提供了有价值的数据参考.     

基于散射中心模型的典型目标宽带雷达回波仿真

分析宽带雷达条件下目标的散射特性,由局部性定理可知扩展目标的电磁散射特性可由不同散射中心表示。采用基于几何绕射理论的GTD散射中心模型描述目标高频电磁散射特性,提取散射中心参数,给出宽带雷达目标回波仿真方法,将目标散射特性与雷达发射信号进行计算得到典型目标基带回波信号。以某战机为例,利用提取的散射中心参数,重构宽带雷达目标回波信号,并对模拟的回波信号匹配滤波得到目标一维距离像。分析了一维距离像的展宽与偏移并得到精确一维距离像,该距离像真实地反映了目标散射中心的距离信息和归一化幅度信息。     

全球快讯

正俄先期研究基金会研究可探测无人机的无线电光子雷达俄罗斯先期研究基金会制定了可探测敌方隐身装备的无线电光子雷达研究方案。先期研究基金会表示,该设备由无线电光子收发模块和宽频带辐射器组成,是新一代全尺寸雷达系统的雏形。先期研究基金会计划积极发展这一项目,因为研制的紧凑型雷达可探测微型目标,如装备反雷达涂层的小型无人机等。此外,利用"智能罩",无线电光子雷达可与武器装备主体一体化。在无线电光     

柱形光子晶体波导中偏振光的传输模式和禁带特征

利用光波在一维有限周期柱型光子晶体波导中径向受限的条件,推导出TE波和TM波2种偏振光在一维有限周期柱型光子晶体波导中各个传输模式满足的关系式。研究了各个传输模式的特征,计算出TE波和TM波传输各模式的禁带随周期数、模式量子数、圆柱半径以及入射角的变化规律,得出了一维有限周期柱型光子晶体波导中TE波和TM波各传输模式带隙的结构。     

温敏光子晶体结构色调控

为满足现代战争对军用设备视觉隐身的需求,设计了一种具有环境自适应性,制备涂装简单,制作过程绿色环保的光子晶体温敏变色材料。采用乳液聚合法制备粒径分别为132 nm、205 nm、 275 nm、 300 nm的聚苯乙烯微球,并将其垂直沉降自组装形成结构高度有序、结构色明显的三维聚合物光子晶体。对温度敏感的聚N-异丙基丙烯酰胺/丙烯酰胺水凝胶与聚苯乙烯三维光子晶体相结合,制备出结构色随环境温度发生改变的光子晶体凝胶膜。基于色度、饱和度、亮度色彩模式,通过实验分析验证了该材料颜色可随环境温度变化做出响应。结果表明,光子晶体温敏变色材料可以实现环境温度自适应响应,在视觉伪装方面具有一定的应用前景。     

SH波的转移矩阵及其在声子晶体中的应用

利用边界条件,推导出SH波在多层介质系统中的转移矩阵,利用移矩阵法研究了SH波在一维声子晶体中禁带和缺陷模的特征。得出了SH波的禁带中心频率和频率宽度随入射角和周期厚度的变化规律。得出了SH波的缺陷模中心频率和频率宽度随入射角和杂质厚度的变化规律。     

铁氧体水泥基微波吸收复合材料的初步研究

运用电磁场基本理论 ,研究混凝土—空气界面对微波的反射系数。当视水泥砂浆为无损耗电介质时 ,其对微波的反射系数绝对值接近于 1。以铁氧体吸收剂和水泥复合方法 ,制备具有微波吸收特性的混凝土 ,当吸收剂含量为 33% (质量分数 )时 ,厚度为 3mm的混凝土 ,对于频率为 8～ 12GHz的垂直入射电磁波 ,具有最小约 - 7dB ,最大 - 15dB的微波吸收性能。由于对电磁波反射能力的相对减弱 ,与水泥砂浆相比 ,含有吸收剂混凝土的电磁屏蔽效能有所下降。但这类材料在新型隐身型防护工程构筑、电磁辐射污染减弱以及屏蔽电磁辐射等研究领域具有潜在应用前景     

BST介电行为的格林函数理论研究

软模行为是理解铁电体性质(如介电性)的基础,利用格林函数讨论软模对介电性的影响。通过理论计算,分析不同组分的BaxSr1-xTiO(3BST)系统介电常数随频率和温度变化的规律。对于不同的组分比,介电常数随频率的变化趋势几乎相同。随着Ba含量的增大,软模频率发生变化,从而引起介电常数增大;随温度的变化,介电常数的倒数线性变化。随着Ba含量的增大,居里温度升高,介电常数也在增大。给出介电函数的一般表达式。     

天线罩相关参数的改变对天线方向图影响

天线罩在保护雷达天线不受环境影响的同时,又会对天线的电磁辐射产生某些干扰,改变天线的电气性能。利用电磁场数值计算方法研究了在因气动、机械强度和耐热性等因素而需改变天线罩的厚度或材料的介电常数等相关参数时对天线方向图的影响,作为天线和天线罩的电磁相容性研究的参考。