CN113885232B - 一种基于磁光材料InAs的红外隐身结构 - Google Patents
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Abstract
一种基于磁光材料InAs的红外隐身结构，属于红外隐身技术领域。本发明解决了能够实现红外隐身的现有技术中缺少一种结构简单且能够充分发挥磁光材料特性的结构的问题。本申请采用一种基于磁光材料InAs的红外隐身结构，它包括顺次排布的棱镜、InAs平板及Ag底板，其中棱镜与InAs平板之间以及InAs平板与Ag底板之间均布设有溴化钾薄膜，且棱镜与InAs平板之间的溴化钾薄膜的厚度d1为1.1μm，InAs平板与Ag底板之间溴化钾薄膜的厚度d3为80nm。通过采用本申请特定的组成结构(即棱镜、InAs平板、Ag底板以及相临两个结构之间的溴化钾薄膜)，以及特定的溴化钾薄膜厚度，实现满足或优于军事隐身需求的隐身效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于磁光材料InAs的红外隐身结构，属于红外隐身技术领域。
背景技术
随着现代科学技术的迅猛发展，针对飞行器，舰船等作战装备的探测技术日益完善。现在，每个军事强国都在国内拥有强大的雷达网络、空中预警飞机和太空战略预警系统。这些系统通过链路构成一张强大的预警网络，对飞机，舰船甚至是导弹的生存都构成了严重的威胁。所以，武器装备的隐身性能已经成为考量整体战斗力的重要指标。具有隐身性能的装备，既拥有了在战场上赖以生存的法宝，又使得自己在进攻中处于主动地一方，加大了攻击的突然性。在讲究快速反应的现代战场，隐身技术已经成为了决定战争胜负的关键因素之一。
红外隐身技术的目的是隐藏物体的红外特征，使目标对红外探测器不可见。例如隐身飞机，通过运用多种隐形技术降低飞机的信号特征，使敌方雷达难以发现、识别、跟踪和攻击，以实现反雷达、反红外线、反电子、反声波探测目的，从而达到隐身效果的作战飞机，这需要做到反射率和发射率同时很小。我国目前常用的红外隐身技术为热红外隐身涂料技术，其涂料主要由低发射率的颜料(或填料)、粘合剂以及其他功能性助剂组成，但是，通常情况下这种方式存在红外发射率不能足够低、被探测物体表面泛白、隔热性能差以及隐身性能不稳定等一系列难以解决的缺点。面对日益发展的探测技术，尤其在我国军事应用方面，传统的辐射涂层与实际应用需求之间还存在一定的差距，不断进步的探测技术迫切要求我国在军事隐身方面做出大跨度的提高。
近年来非互易材料独特的光学性质获得了国内外广大学者的广泛关注。例如磁光材料，它违反传统的基尔霍夫定律，在给定磁场下表现出的强非互易性能够同时实现低发射率和低反射率，这使得它成为隐身领域非常有潜力的新材料。但是能够实现红外隐身的现有技术中缺少一种结构简单且能够充分发挥磁光材料特性的结构。
本发明将着眼于双低隐身材料的研发，深入探索军事隐身材料在关键技术，为我国国防科技的进步以及关键战略材料的发展贡献力量。
发明内容
本发明是为了解决上述技术问题，进而提供了一种基于磁光材料InAs的红外隐身结构。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种基于磁光材料InAs的红外隐身结构，它包括顺次排布的棱镜、InAs平板及Ag底板，其中棱镜与InAs平板之间以及InAs平板与Ag底板之间均布设有溴化钾薄膜，且棱镜与InAs平板之间的溴化钾薄膜的厚度d1为1.1μm，InAs平板与Ag底板之间溴化钾薄膜的厚度d3为80nm。
进一步地，所述InAs平板的厚度d2为1μm。
进一步地，Ag底板的厚度d4大于0。
进一步地，Ag底板的厚度为1μm。
进一步地，棱镜的介电常数为5.5。
本发明与现有技术相比具有以下效果：
通过采用本申请特定的组成结构(即棱镜、InAs平板、Ag底板以及相临两个结构之间的溴化钾薄膜)，以及特定的溴化钾薄膜厚度，实现满足或优于军事隐身需求的隐身效果。
顶层为折射率较大的棱镜，其能够提供较大的波失，增强入射波与InAs内导模的耦合。
通过本申请能够在一定的磁场下实现非互易性，即吸收率不等于发射率，能够在保持低发射率的同时实现较低的反射率，进而能够实现良好的隐身效果。其具有结构简单，工作波段短，非互易性强等特点。
附图说明
图1为本申请的主视示意图；
图2为棱镜结构的立体结构示意图；
图3为磁场达到3T时，InAs介电常数分量的实部(图中εxx,εxz均为InAs介电常数分量，Re(εxx)表示介电常数分量的实部)；
图4为吸收率随着厚度d3和波长的变化图，其中(a)为入射角θ为-60°时的变化图，(b)为入射角θ为60°时的变化图；(c)为(a)和(b)的差异图；
图5为入射角θ为60°时的反射光谱和发射光谱示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1～5说明本实施方式，一种基于磁光材料InAs的红外隐身结构，它包括顺次排布的棱镜1、InAs平板3及Ag底板5，其中棱镜1与InAs平板3之间以及InAs平板3与Ag底板5之间均布设有溴化钾薄膜2，且棱镜1与InAs平板3之间的溴化钾薄膜2的厚度d1为1.1μm，InAs平板3与Ag底板5之间溴化钾薄膜2的厚度d3为80nm。
顶层为折射率较大的三棱镜1结构，其能够提供较大的波失，增强入射波与InAs内导模的耦合。
中间平板采用InAs材质，其为各向异性材料。
底板采用Ag，以达到较好的隐身效果。
棱镜1与InAs平板3之间以及InAs平板3与Ag底板5之间的薄膜均采用溴化钾晶体制成，其具有较高的透过率和较宽的透射波段，能在需要的波段表现较低的折射率，所述折射率接近1，有利于实现非互易辐射，拥有良好的隐身效果，更适用于军事隐身材料。
通过采用本申请特定的组成结构(即棱镜1、InAs平板3、Ag底板5以及相临两个结构之间的溴化钾薄膜2)，以及特定的溴化钾薄膜2厚度，实现满足或优于军事隐身需求的隐身效果。
本申请对底板和InAs平板3之间的薄膜厚度对吸收和发射光谱的影响进行了研究，图4(a)和(b)分别为60°和﹣60°入射时吸收率的变化，图4(c)则是两者之间的差异，可以看出没有薄膜时，在11μm处实现强非互易辐射，而当薄膜厚度为80nm却可以在更短波长处实现非互易辐射。图5为在60°入射、薄膜厚度为80nm时的反射和发射光谱，可以看出在波长为8μm处，反射率跟发射率都保持较低的数值。
通过本申请能够在一定的磁场下实现非互易性，即吸收率不等于发射率，能够在保持低发射率的同时实现较低的反射率，进而能够实现良好的隐身效果。其具有结构简单，工作波段短，非互易性强等特点。
磁光材料InAs在3T磁场下的介电常数(如图3)所示，从图中可以看出，其介电常数分量远大于1，因此可以实现多层波导模式。基于这一特性，将其用于本申请中两侧皆有倏逝波耦合的结构，从而实现强非互易辐射，进而可以在较低的发射率条件下保持低反射率。
所述InAs平板3的厚度d2为1μm。InAs平板3的厚度为1μm，其在外加磁场下表现出强非互易性，以实现低发射率和低反射率。
Ag底板5的厚度d4大于0。如此设计，保证底板能够满足无透射的条件。
Ag底板5的厚度为1μm。
棱镜1的介电常数为5.5。
Claims (5)
1.一种基于磁光材料InAs的红外隐身结构，其特征在于：它包括顺次排布的棱镜(1)、InAs平板(3)及Ag底板(5)，其中棱镜(1)与InAs平板(3)之间以及InAs平板(3)与Ag底板(5)之间均布设有溴化钾薄膜(2)，且棱镜(1)与InAs平板(3)之间的溴化钾薄膜(2)的厚度d1为1.1μm，InAs平板(3)与Ag底板(5)之间溴化钾薄膜(2)的厚度d3为80nm。
2.根据权利要求1所述的一种基于磁光材料InAs的红外隐身结构，其特征在于：所述InAs平板(3)的厚度d2为1μm。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于磁光材料InAs的红外隐身结构，其特征在于：Ag底板(5)的厚度d4大于0。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于磁光材料InAs的红外隐身结构，其特征在于：Ag底板(5)的厚度为1μm。
5.根据权利要求1所述的一种基于磁光材料InAs的红外隐身结构，其特征在于：棱镜(1)的介电常数为5.5。
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