一种基于光子晶体结构的军用车辆红外隐身涂层的设计

根据军用车辆的体表温度,针对红外大气窗口,选用常见的Si和LiF为介质,并在考虑各自色散关系的基础上,设计了一具有光子晶体结构的复合涂层。利用传输矩阵法计算表明,当Si和LiF均取4层,且每层的几何厚度分别取0.800 m和1.900 m时,在8~14 m之间存在一个严格的带隙,此带隙有以下特征:介质层数大于4时,带隙不再发生实质性的变化。增加两介质的几何厚度,带隙红移,宽度变宽,反之亦然。入射角增加,8~14 m之间的带隙总是存在。以上结论可为该复合涂层的进一步研究提供有益的参考。     

一维光子晶体透射率的数值模拟

根据光子晶体的电磁特性,求解麦克斯韦方程,应用传输矩阵法求解一维光子晶体中电磁波传播的透射率特性,通过改变构成一维光子晶体的层数、材料折射率和材料厚度,得到层数变化对禁带宽度变化影响不大,折射率差值增大时带隙宽度也逐渐增大,两介质厚度有一定厚度差比厚度一样时形成较宽带隙。     

周期层数及入射角对一维光子晶体带隙的影响

一维光子晶体基本周期的介质折射率取n2=1.5和n3=2.5,采用传输矩阵法,通过For-tran编程进行数值计算,分别得到了不同周期层数(N)及不同入射角度(θ1)下的一维光子晶体透射谱;从光子带隙频宽、带隙中心位置及带隙中心的透射率值等方面,分析并讨论了周期层数及入射角对一维光子晶体带隙特性的影响。结果表明,随着N值的增加,带隙中心的透射率值迅速减小,当N增至16层时,一维光子晶体基本形成;此外,在0°～85°内,随着入射角度的增加,带隙低频值向左移动,高频值向右移动,带隙宽度呈增加的趋势,入射角不影响光子带隙的中心位置。     

准分形结构光子晶体的滤波特性

在考虑色散关系的基础上,利用传输矩阵法讨论了由LiF和Si组成的一维准分形结构光子晶体的透射模特征.结果表明:该准分形光子晶体的透射模半峰全宽度极窄,两介质层的几何厚度分别增加时,透射模中心波长红移,反之中心波长蓝移;且中心波长的移动量和介质几何厚度的增量间有线性关系.当介质保持基本厚度不变而入射角θ≤5°时,透射模中心不变,透射率有少许下降;θ较大时,透射模中心波长蓝移,透射率变小,入射角越大,透射率下降得越多.蓝移量也越大,且这两种变化量与入射角增量间呈非线性关系.上述结论对于准分形光子晶体滤波器的实验研究具有一定的参考价值.     

940 nm滤光片的设计、制备及低角度效应的研究

本文对人脸识别中使用的940 nm窄带滤光片进行设计及制备,研制一种具有低角度效应的窄带滤光片。选择TiO₂、SiO₂作为高、低折射率材料,在Essential Macleod软件中对膜系进行设计,通过改变间隔层材料对膜系进行优化,最终设计的膜系层数为11,膜系总厚度为2480.76 nm。采用电子束热蒸发沉积技术对薄膜进行镀制,使用傅里叶红外光谱仪完成透射率光谱特性测试。最终研制的滤光片中心波长为940 nm,在截止区间（200~1100 nm）内,通带透射率大于80%,平均截止透射率小于1%,0°~22°通带偏移量为14 nm。     

红外隐身涂层发射率的仿真计算

建立了基于Kubelka-Munk理论的红外隐身涂层发射率仿真计算模型。以Al粉颗粒作为颜料粒子,采用Maxwell-Garnett有效介质理论计算分析了涂层的等效折射率与波长的关系。从电磁波与颜料相互作用的机理出发,采用几何光学理论计算得到了涂层的吸收系数和散射系数。定量分析了铝粉颗粒粒径以及体积分数对涂层发射率的影响。结果表明,该模型对红外隐身涂层的制备具有一定的指导意义。     

一种基于光子晶体结构防红外辐射涂层的研究

为减少蒸气在管道传输中的能耗,针对蒸气所辐射的特征波长在4007.1～7765.7 nm的电磁波,选用常见的Si和SiO2为介质,并在考虑各自色散关系的基础上,设计了一种具有光子晶体结构的保温涂层.利用传输矩阵法计算表明:当两介质各取4层,其几何厚度分别取410.5 nm和972 nm时,在4450 ～ 7600 nm...     

一种可见光波段光学限幅器的研究

研究了八异戊氧基钯酞菁 (octa PdPc)掺杂有机改性溶胶 凝胶玻璃反饱和吸收和热散焦光限幅特性 ,初步研究了一种室内防护的可见波段脉冲和连续激光限幅器。对于 488nm波长 ,当限幅器的孔径为 2 2cm时 ,使用一层厚度为 1mm的octa PdPc限幅介质 ,得到的透过率≤ 30 %;在不改变孔径的情况下 ,增加一层相同厚度的octa PdPc限幅介质 ,得到的透过率≤ 9%。通过调小孔径或增加介质层数 ,限幅性能可进一步提高。对于 6 32 8nm ,5 14 5nm和 45 7 9nm波长的光 ,与 488nm具有相似的限幅特性。     

红外隐身涂层发射率预测模型

针对红外隐身涂层发射率受颜料形状和涂层微结构等参数影响的问题,建立了基于有效介质理论和Kubelka-Munk理论的红外隐身涂层发射率预测模型.采用了Maxwell-Garnett有效介质近似模型,以Al作为颜料粒子,计算得到了含有空气和球形Al粒子的涂层等效折射率与波长的关系.从电磁波与颜料相互作用的机理出发,对涂层结构材料内部的后向散射效应进行了研究,结合几何光学理论计算了涂层的散射系数和吸收系数,以ZnS作为颜料粒子,定量分析了颜料形状和微结构参数对涂层发射率的影响,得出了涂层发射率与颜料粒子半径、体积百分比、等效折射率的关系.计算结果表明:该模型对红外隐身涂层的制备具有一定的指导作用.     

一种水性聚氨酯涂层红外发射率的研究

本文以铝粉作为功能填料,分别与水性聚氨酯和溶剂型聚氨酯配合制备了红外低发射率隐身涂层,并采用红外光谱、扫描电镜等手段测试了涂层的力学性能、耐溶剂性能和法向红外发射率性能。结果表明,两种功能涂层在力学性能和耐溶剂性能方面性能相当。水性涂层在3~5μm和8~14μm窗口内发射率分别为0.33和0.52,高于溶剂型涂层的0.32和0.39;涂层的发射率随着铝粉粒径的增大而降低,当粒径约为45μm时,涂层的红外发射率可降至0.34@3~5μm和0.42@8~14μm,这与溶剂型聚氨酯涂层的发射率相当。因此,采用水性聚氨酯替代溶剂型聚氨酯制备低污染性、环境友好的红外隐身涂层是有可能的。