利用双频带完全吸收超材料的红外线隐身元件制造技术

本发明专利技术涉及红外线隐身元件，更详细而言，涉及一种利用双频带完全吸收超材料的红外线隐身元件。为此，红外线隐身元件的特征在于，包括：第一金属层；在所述第一金属层上部形成的绝缘体层；及在所述绝缘体层上部形成的第二金属层；且所述第二金属层包括金属环(ring)及金属点(dot)中至少任意一种。

Infrared Stealth Element with Complete Absorption of Metamaterial by Dual-band

The invention relates to an infrared stealth element, in more detail, to an infrared stealth element that absorbs metamaterials completely by using a dual-band. To this end, the infrared stealth element is characterized by: a first metal layer; an insulator layer formed on the upper part of the first metal layer; and a second metal layer formed on the upper part of the insulator layer; and the second metal layer includes at least one of the metal rings and dots.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用双频带完全吸收超材料的红外线隐身元件
本专利技术涉及红外线隐身元件，更详细而言，涉及一种利用双频带完全吸收超材料的红外线隐身元件。
技术介绍
一般而言，把在战场中使被雷达探知的信号实现最小化称为隐身技术。最近，作为探知敌军的方法，除原有的雷达之外，正在广泛使用与探知潜水艇的声音信号一同探知红外线信号的红外线技术。因此，为了使这样的多种探知信号实现最小化而正在研究各种隐身技术。红外线隐身技术计量表面释放的辐射信号，这种辐射信号根据普朗克辐射法则，与温度呈指数函数增加。因此，正在广泛使用降低表面温度、减小红外线探知信号的方法。而且，为了减小被红外线导弹探知的红外线信号，正在使用降低战斗机引擎废气温度或遮挡出口而使高温气体不暴露于外部的技术。从物体通过黑体辐射而释放的信号在大气中传播，入射到红外线检测仪而被探知。从表面释放的辐射能量可以根据普朗克辐射法则，应用辐射率进行计算，可以将应用大气透过率而由检测器测量的信号如下面数学式1所示进行表示。[数学式1]其中，积分公式内的第一式为普朗克辐射法则，λ代表光的波长，T代表物体的表面温度，h代表普朗克常数，c代表光的速度。而且，ε代表物体表面的光谱辐射率，Tatm代表大气透过率。为了减小所述数学式1表示的红外线信号的大小，通过设计得降低释放红外线的辐射体表面温度或更换表面结构而在大气透过率低的波段(5～8μm)提高表面辐射率，在大气透过率高的大气透过窗区域(3～5μm及8～14μm)降低表面辐射率，从而能够减少红外线被探知信号。因此，隐身技术可以分为减小物体释放的红外线量的方法、减小物体释放的红外线入射到检测仪的量的方法。图1是显示在红外线区域由波长决定的大气光谱透过率的图。作为隐身技术，与前面提到的降低物体表面温度的方法一起，如果可以调节波长，使得物体释放的红外线在传播过程中被大气吸收，则可以减小物体的红外线探知信号。因此，利用将表面释放的红外线的波长调节得与这种吸收波长相符的技术，可以开发隐身技术。为了提高军事装备的生存性，在使得不被红外线检测仪所探知的同时，减小攻击用红外线武器释放的红外线的反射率也很重要。攻击用激光制导武器向攻击对象的物体照射红外线激光，利用对象物体反射的红外线激光光线，引导武器攻击物体。红外线制导武器中一般使用的红外线激光光线的波长，考虑到眼睛安全而为1.54μm。在这种情况下，需使对象物体表面吸收激光光线，从而减小物体散射的制导激光光线的信号。为实现这种目的，应在表面提高1.54μm波长红外线激光光线的吸收率。在温度为T的物体表面，释放前面数学式1中提到的黑体辐射。此时，可以变更表面结构使释放的黑体辐射的光谱分布发生变化。作为代表性方法，正在广泛使用利用了金属-非导体-金属(metal-insulator-metal，MIM)薄膜结构的完全吸收体(perfectabsorber)。金属内部的电子与入射的光进行相互作用，发生表面等离激元，此时，表面等离激元在特定波长下共振而发生，从而在特定波长下，可以实现吸收率近于1的超材料结构的完全吸收体。作为这种完全吸收体的结构，已知有具有图2所示由二氧化硅(SiO2)和银(Ag)构成的T形态结构的完全吸收体。通过变化T结构的设计，可以变化完全吸收体的光谱特性。但是，这种结构的完全吸收体存在的缺点是共振波长的大小随着入射光的偏光和入射角度而改变。因此，要求开发一种新结构的完全吸收体。
技术实现思路
本专利技术正是为了解决如上所述的问题而研发的，本专利技术目的在于提供一种红外线隐身元件，使军事用装备释放并被红外线检测仪探知的红外线光信号实现最小化，能够吸收攻击用红外线光。通过说明优选实施例的下述说明，本专利技术的上述及其他目的和优点将更加明确。所述目的可以借助于如下所述的红外线隐身元件而达成，包括：第一金属层；在所述第一金属层上部形成的绝缘体层；及在所述绝缘体层上部形成的第二金属层；且所述第二金属层包括金属环(ring)及金属点(dot)中至少任意一种。此时，如果所述第二金属层将金属环及金属点均包括在内，则优选地，所述金属点位于所述金属环的中心。另外，所述金属环及金属点可以由多个构成，相邻的金属环之间的距离a0可以由所述绝缘体层与第二金属层的介电常数决定。另外，所述第一金属层及第二金属层可以以相同的金属形成，或以互不相同的金属形成，优选地，所述第一金属层及第二金属层可以由银(Ag)形成，所述第一金属层的厚度可以为0.01～0.2μm。另外，所述绝缘体层可以由二氧化硅(SiO2)或聚酰亚胺(polyimide)形成,所述绝缘体层的厚度可以为0.01～0.2μm。另一方面，所述第二金属层的表面也可以由电介质薄膜层涂覆而成。根据本专利技术，通过利用新结构的双频带完全吸收超材料，从而具有可以使军事用装备释放并被红外线检测仪探知的红外线光信号实现最小化，吸收攻击用红外线光的效果。另外，本专利技术具有薄膜结构，因而具有可以结合于柔软的塑料或金属箔进行制造，将其容易地用于诸如坦克的地面运输武器、航空器表面、帐篷等多样装置及结构物等优点。不过，本专利技术效果不限于以上提及的效果，未提及的其他效果是从业人员可以从以下记载明确理解的。附图说明图1是显示红外线区域中由波长决定的大气光谱透过率的图。图2是概略地显示一个示例的以往红外线隐身元件的图。图3是概略地显示本专利技术一个实施例的红外线隐身元件的图。图4是概略地显示本专利技术一个实施例的红外线隐身元件的图。图5a是概略地显示本专利技术一个实施例的红外线隐身元件的图，图5b是显示图5a的剖面(X-X')的图。图6是显示将金属点(dot)排列成二维的一个示例的图。图7的a～c是概略地显示各个金属环及/或金属点为多个的本专利技术一个实施例的红外线隐身元件的图。图8的a～c是概略地显示各个金属环及/或金属点为多个的本专利技术一个实施例的红外线隐身元件的图。图9是概略地显示将本专利技术一个实施例的红外线隐身元件制造成图块(tile)形态的图。图10是概略地显示将本专利技术一个实施例的红外线隐身元件应用于幕帘(curtain)的图。图11是概略地显示将本专利技术一个实施例的红外线隐身元件应用于帐篷的图。图12是显示大气吸收率(虚线)及本专利技术一个实施例的红外线隐身元件的吸收率的图。具体实施方式下面参照本专利技术的实施例和附图，详细说明本专利技术。这些实施例只是为了更具体说明本专利技术而示例性提示的，本专利技术的范围不由这些实施例所限制，这是该行业的技术人员不言而喻的。另外，只要未不同定义，本说明书中使用的所有技术性及科学性术语具有与本专利技术所属
的技术人员通常理解的内容相同的意义，在冲突的情况下，以包括定义的本说明书的记载为优先。为了明确说明附图中提出的专利技术，与说明无关的部分省略，针对通篇说明书中类似的部分，赋予类似的附图标号。而且，当说某部分“包括”某构成要素时，只要没有特别相反的记载，则意味着并非排除其他构成要素，而是可以还包括其他构成要素。另外，在说明书中记载的“部”，意味着执行特定功能的一个单位或模块。在各步骤中，识别标号(第一、第二等)是为了说明的便利而使用的，识别标号并非说明各步骤的顺序，只要在文脉上未明确记载特定顺序，则各步骤可以与以上注明的顺序不同地实施。即，各步骤既可以与注明的顺序相同地实施，也可以实质上同时实施，还可以按相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种红外线隐身元件，其特征在于，包括：第一金属层；在所述第一金属层上部形成的绝缘体层；及在所述绝缘体层上部形成的第二金属层；且所述第二金属层包括金属环及金属点中至少任意一种。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.11 KR 10-2017-00042861.一种红外线隐身元件，其特征在于，包括：第一金属层；在所述第一金属层上部形成的绝缘体层；及在所述绝缘体层上部形成的第二金属层；且所述第二金属层包括金属环及金属点中至少任意一种。2.根据权利要求1所述的红外线隐身元件，其特征在于，所述第二金属层包括所述金属环及金属点，所述金属点位于所述金属环的中心。3.根据权利要求1或2所述的红外线隐身元件，其特征在于，所述金属环及金属点由多个构成。4.根据权利要求3所述的红外线隐身元件，其特征在于，相邻的金属点之间的距离(a0)由所述绝缘体层与第二金属层的介电常数决定。5.根据权利要求1或2所述的红外线隐身元...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩载元，
申请(专利权)人：延世大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：韩国,KR