CN103335951A - 隐身材料太赫兹反射率的测量系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种隐身材料太赫兹反射率的测量系统，包括放置待检测隐身材料的样品台；太赫兹激光器；太赫兹光分束的分束镜；太赫兹功率计；太赫兹探测器；平行太赫兹光进行反射的反射镜，反射后的太赫兹光聚焦到待检测隐身材料的离轴抛面镜，以及对太赫兹激光的准直和辅助观察的HeNe激光器。用此系统可对隐身材料太赫兹反射率进行准确的测量。
Description
技术领域
本发明属于太赫兹技术领域，具体涉及一种隐身材料太赫兹反射率的测量系统。
背景技术
目标达到隐身目的的技术手段主要有两种：一是采用隐身形体设计，使雷达发射的电磁波经目标反射到雷达接收天线上的回波功率最小；另一种是在飞行器的外表面涂覆一层能吸收雷达波能量的材料。一般综合这两种技术手段来减小目标的雷达散射截面（RCS），如果使雷达回波信号能量小于雷达接收机的灵敏度，则雷达无法探测到目标，或者说飞行器实现了隐身。目前飞机隐身技术的发展有两个明显趋势：一是发展高性能隐身飞机，其RCS≤0.01m2；二是发展准隐身飞机，其RCS为0.5~2m2。前者须综合运用外形隐身技术和雷达吸波材料技术等技术途径才能达到，因此难度大、耗资多；而后者则主要是应用雷达吸波材料来改进在役、在研飞机，因而难度不大、费用也不高、效果显著。此外，外形技术还受到飞机气动要求的制约，随之出现的问题是气动性能的变化（一般是变坏）和强度的降低，而使用雷达吸波材料可以在几乎不影响飞机气动和强度性能的情况下减缩其RCS，特别适用于一些无法或难以采取外形措施的部件，如弹翼、机翼前缘部位等，所以研究和开发高性能的雷达吸波材料成为各国军事技术领域中的一个重大课题。
目前绝大部分雷达工作于0.5~18 GHz微波频段，隐身飞行器选用的吸波材料对于这个频段有良好的吸波特性，反射率一般能低于-10dB。即便如此，由于必须综合考虑成本、力学性能、吸收性能等诸多因素，微波隐身材料的吸收频带还很难满足宽频带吸收的要求。太赫兹（THz）波的频率要比微波高出一两个量级，能够覆盖GHz至THz频率范围，远远大于微波隐身材料的工作频段，因而微波隐身材料的窄频带吸波能力在THz波段就会暴露出局限性；加之THz波的频率较高，比微波具有更高的空间分辨率，因此利用THz波有望实现对微波隐身目标的侦测。
国内微波吸收材料研究较多，其中航空航天大学、北京航空材料研究所、南京大学、南京工业大学等已研制了部分微波吸收材料，但微波隐身材料对THz波的反射及透射特性研究尚未见报道。
发明内容
本发明提出一种隐身材料太赫兹反射率的测量系统及方法。旨在解决隐身材料的太赫兹波反射率测量问题。
为达到上述目的，采用如下技术方案：
一种隐身材料太赫兹反射率的测量系统，其特征在于包括：
太赫兹激光器，用于发出太赫兹激光；
分束镜，将激光分成两束；
样品台，放置待检测物品；
功率计，测量太赫兹功率；
离轴抛物面镜，对太赫兹激光聚焦到所述功率计上；
太赫兹探测器，测量所述分束镜分出小部分太赫兹激光；
所述的太赫兹激光器发出的太赫兹激光，经过太赫兹分束镜，激光被分为两束，一束为透射光，入射到待测隐身材料样品表面，反射波由离轴抛物面镜收集并聚焦到功率计上；另一束为反射光，被太赫兹探测器接收。
进一步地，所述的隐身材料太赫兹反射率的测量系统，包括置于所述隐身材料太赫兹反射率测量光路中的HeNe激光器，位于HeNe激光器前、对其发出的激光进行反射的反射镜。
进一步地，所述的隐身材料太赫兹反射率的测量系统，其特征在于，包括以下内容：从HeNe激光器发出的激光，经反射镜反射后打在太赫兹分束片上分成两束，一束为透射光，照到挡板上；另一束为反射光，进入太赫兹激光器，被太赫兹激光器内部的镜片反射后原路返回，再由太赫兹分束片分成两束，透射光即为辅助光，反射光则原路返回到HeNe激光器位置；仔细调节反射镜的角度，使HeNe激光器上的反射光斑与出光口重合，并使平移HeNe激光器不改变反射光斑位置。
本发明的有益效果如下：
1. 利用本发明提供的测量系统和测量方法，可以对隐身材料太赫兹反射率进行很好的测量，以弥补目前微波隐身材料对THz波的反射及透射特性研究尚未见报道的空缺。
2. 本发明中，采用离轴抛物面镜作为太赫兹反射信号的汇聚装置，可提高信号的汇聚效果，为太赫兹功率的检测准确性提供保障。
3. 本发明中，采用分束镜将太赫兹激光分成两束，从太赫兹激光器发出的太赫兹激光，经过太赫兹分束镜，分为两束，其反射光被太赫兹探测器接收，用于抵消太赫兹激光器输出功率不稳定性造成的测量影响。为隐身材料太赫兹反射率的测量准确性提供保障。
4. 优选地，本发明在隐身材料太赫兹反射率测量光路中增加HeNe激光器，用于对太赫兹激光的准直和辅助观察。HeNe激光经反射镜反射后打在太赫兹分束片上分成两束，一束为透射光，照到挡板上，另一束为反射光，沿着出口中心进入太赫兹激光器，被太赫兹激光器内部的镜片反射后原路返回，再由太赫兹分束片分成两束，透射光即为辅助光，反射光原路返回到HeNe激光器位置，通过仔细调节反射镜的角度，使HeNe激光器上的反射光斑与出光口重合，若平移HeNe激光器不改变反射光斑位置则表明HeNe激光垂直入射到太赫兹激光器内部的镜片上，即辅助光与太赫兹激光传输方向一致。此举可进一步提高隐身材料太赫兹反射率的测量准确性。
附图说明
图1为实施例提供的隐身材料太赫兹反射率的测量系统结构原理图；
图2 Al圆盘衬底上不同厚度CIP-树脂涂层的反射率；
图3 PE圆盘衬底上不同厚度FeSi-树脂涂层的反射率。
其中，1表示反射镜；2表示分束镜；3表示样品；4表示功率计；5表示离轴抛物面镜。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例及试验结果图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
采用FIRL 100连续太赫兹激光器作为太赫兹光源，测试Al圆盘表面涂覆不同厚度羰基铁-树脂隐身复合材料样品的2.52THz反射率。
太赫兹激光，经过太赫兹分束镜，激光被分为两束，一束为透射光，沿45°入射到隐身材料样品表面，反射波由离轴抛物面镜收集并聚焦到功率计上；另一束为反射光，被太赫兹探测器接收。
从HeNe激光器发出的激光，经反射镜反射后打在太赫兹分束片上分成两束，一束为透射光，照到挡板上；另一束为反射光，进入太赫兹激光器，被太赫兹激光器内部的镜片反射后原路返回，再由太赫兹分束片分成两束，透射光即为辅助光，反射光则原路返回到HeNe激光器位置；通过仔细调节反射镜的角度，使HeNe激光器上的反射光斑与出光口重合，并且使平移HeNe激光器不改变反射光斑位置。
图2所示为本实施例中太赫兹反射率随涂层的变化的测试结果，各涂层的反射率均未超过-5dB，并且当涂层厚度为1mm时反射率最小，低于-8dB。
实施例2
采用FIRL 100连续太赫兹激光器作为太赫兹光源， 对聚乙烯圆盘表面涂覆不同厚度FeSi-树脂隐身复合材料样品的2.52THz反射率进行了测试。
太赫兹激光，经过太赫兹分束镜，激光被分为两束，一束为透射光，沿45°入射到隐身材料样品表面，反射波由离轴抛物面镜收集并聚焦到功率计上；另一束为反射光，被太赫兹探测器接收。
从HeNe激光器发出的激光，经反射镜反射后打在太赫兹分束片上分成两束，一束为透射光，照到挡板上；另一束为反射光，进入太赫兹激光器，被太赫兹激光器内部的镜片反射后原路返回，再由太赫兹分束片分成两束，透射光即为辅助光，反射光则原路返回到HeNe激光器位置；通过仔细调节反射镜的角度，使HeNe激光器上的反射光斑与出光口重合，并且使平移HeNe激光器不改变反射光斑位置。
图3为本实施例中反射率随涂层的变化的测试结果，对2.52THz波反射最低的涂层厚度为0.5mm，其他厚度的反射率在-6.5~-7dB之间，表明对于S波段吸波效果最佳的1.2mm厚度涂层在2.52THz波的吸收并非是最强的。
Claims (3)
1.一种隐身材料太赫兹反射率的测量系统，其特征在于包括：
太赫兹激光器，用于发出太赫兹激光；
分束镜，将激光分成两束；
样品台，放置待检测物品；
功率计，测量太赫兹功率；
离轴抛物面镜，对太赫兹激光聚焦到所述功率计上；
太赫兹探测器，测量所述分束镜分出的小部分太赫兹激光；
所述的太赫兹激光器发出的太赫兹激光，经过分束镜，激光被分为两束，一束为透射光，入射到待测隐身材料样品表面，反射波由离轴抛物面镜收集并聚焦到功率计上；另一束为反射光，被太赫兹探测器接收。
2.根据权利要求1所述的隐身材料太赫兹反射率的测量系统，其特征在于，包括置于所述隐身材料太赫兹反射率测量光路中的HeNe激光器和位于HeNe激光器前、对其发出的激光进行反射的反射镜。
3.根据权利要求2所述的隐身材料太赫兹反射率的测量系统，其特征在于，包括以下内容：从HeNe激光器发出的激光，经反射镜反射后打在太赫兹分束片上分成两束，一束为透射光，照到挡板上；另一束为反射光，进入太赫兹激光器，被太赫兹激光器内部的镜片反射后原路返回，再由太赫兹分束片分成两束，透射光即为辅助光，反射光则原路返回到HeNe激光器位置；仔细调节反射镜的角度，使HeNe激光器上的反射光斑与出光口重合，并使平移HeNe激光器不改变反射光斑位置。
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