一种可见光透明的红外/激光兼容隐身器件制造技术

本发明专利技术涉及一种可见光透明的红外/激光兼容隐身器件，包括若干个周期性排列的吸波单元，每个吸波单元由上层图案贴片层(1)、中间介质层(2)和下层导电薄膜层(3)组成，所述的上层图案贴片层(1)由四个全等的等腰三角形绕贴片层的中心点经90

【技术实现步骤摘要】
一种可见光透明的红外/激光兼容隐身器件


[0001]本专利技术属于多光谱隐身领域，具体涉及一种可见光透明的红外/激光兼容隐身器件。

技术介绍

[0002]隐身技术主要是通过抑制目标的能源排放和可探测特征信号，降低其被敌方发现、识别、跟踪、定位和攻击的概率，达到保护自身免受敌方打击的目的。隐身技术的发展最早始于20世纪初大规模战争的空中战场，随着探测手段的进步，这项技术的主要研究内容从光学视觉隐身过渡到了雷达隐身，使武器装备在实战中的生存和突防能力得到明显提升。如今面对维度更多、角度更广的现代战场，隐身技术面临的挑战也更加复杂多样，根据探测手段不同，现代的隐身技术分化成为包括雷达隐身、红外隐身、电磁隐身、可见光隐身在内的多个研究方向。尤其在多种探测器联合使用场景，单一的隐身手段已无法满足需求现状，多波段兼容的隐身技术成为新的研究重点。
[0003]传统隐身材料受限于天然材料的固有属性，无法满足现阶段对多波段光谱调控的设计需求。超材料/超表面作为一种由人工合成微纳结构单元组成的新型材料，具有优异的多波段隐身兼容特性，因而逐渐成为新型红外隐身材料研究领域的热点之一。超材料是一种人工电磁材料，其图案尺寸远小于电磁波波长，其电磁传输特性由周期单元的形状、尺寸、阵列方式等决定，可通过改变电磁参数实现对电磁传输功能的调节。因此，超表面技术是实现多波段兼容隐身的最佳方案。考虑到复杂作战场景对超表面器件实际应用的需求，开展多频段吸收多功能器件的研究具有重大战略意义：
[0004]1、专利CN114603937A“一种耐高温雷达红外兼容隐身材料及其制备方法”描述了一种由基底层、中间介质层和频率选择表面层组成的层状结构，可同时实现红外与雷达兼容隐身，耐受高温至1000℃。
[0005]2、专利CN114262894A“一种宽频吸波高温雷达与红外兼容隐身涂层及其制备方法”通过引入两层高温雷达吸收型电磁周期结构层和高温红外隐身层，实现较好的宽频吸波性能和低红外发射率，同时还具有耐高温性。
[0006]3、专利CN112622391A“一种光学透明超宽带雷达与红外双隐身结构”描述了一种采用超材料技术较好的解决光学透明、雷达隐身、红外隐身的矛盾性问题的结构设计方法，具备较好的超宽频雷达吸波性能、低红外发射率与光学透明特性。
[0007]4、专利CN111585041A“一种雷达/红外兼容隐身超表面”描述了一种由导电反射层
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介质层
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导体薄膜功能层的三明治结构，结构简单，只需一层人工结构单元阵列即可同时实现雷达与红外隐身的兼容。
[0008]5、专利CN103293582A“双激光波段及中远红外兼容隐身膜系结构”描述的六层膜系结构可实现激光1.06μm、10.6μm及中远红外波段(3～5μm和8～14μm)的兼容隐身。
[0009]6、专利CN112759946A“一种1064nm激光吸收染料及制备方法、光学
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红外
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激光兼容隐身涂层”描述了一种激光吸收染料的制备方法，提供了一种光学
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红外
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激光兼容隐身
涂层，该制备方法工艺简单，适用于大规模生产。
[0010]专利CN114603937A、专利CN114262894A、专利CN112622391A和专利CN111585041A都是利用多层结构在微波段实现较好的吸波性能，并且利用红外低发射材料实现整个红外波段的低发射特性，从而实现红外与雷达的兼容隐身。而常见的激光探测信号10.6μm位于中远红外波段内，以上几种结构并未考虑减少目标对于10.6μm处入射激光信号的反射。激光隐身是通过减少目标对激光的反射信号，使目标具有低可探测性，即要求材料具有低反射、高发射特性；而红外隐身则要求材料在红外波段(3
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5μm和8
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14μm)具有高反射、低发射特性。由于红外与激光隐身机理的矛盾，如何协调好这两种不同的隐身要求是多光谱隐身面临的关键技术问题之一。
[0011]同时现有结构由于红外发射率较低，热辐射效率较差，导致实际温度急剧上升，从而增强了辐射能量，削弱了隐身性能，导致器件热稳定性差。为了克服这一问题，多光谱兼容隐身器件需要在特定的大气窗口(3
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5μm和8
‑
14μm)内具有较低的发射率以使其不可见，而在大气窗口外(5
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8μm)应具有较高的宽带发射率以进行辐射冷却，在透明窗口外发射的红外辐射由于在大气中的衰减和吸收现象而无法被探测到。
[0012]专利CN103293582A、专利CN112759946A虽然利用多层膜系结构有效实现了红外与激光的兼容隐身，但未考虑光学透明特性。在一些实际应用中，隐身材料除了满足红外
‑
激光兼容隐身，还应具备光学信息传输功能，为传感器探测侦查提供必要信息通道，例如飞行器或武器装备的光学窗口。
[0013]综上，现有的多光谱隐身器件存在以下问题：
[0014]1、长波红外与激光隐身难以同时兼顾：激光隐身要求器件具有低反射、高发射特性，而红外隐身却是要求器件表面具有低的红外发射率，在10.6μm波长上两者的要求是相互矛盾的。
[0015]2、热稳定性差：红外低发射特性导致器件的热辐射效率差，红外隐身性能被削弱，器件的热稳定性低，因此需要在非大气窗口波段(5
‑
8μm)设计宽带吸收峰以达到器件的热平衡，实现器件在非大气窗口波段有效散热。
[0016]3、可见光通透性差：目前，绝大多数红外隐身器件不具备可见光通透性，然而在实际应用中，作为各类装备光学窗口，多光谱隐身器件需作为传感器光学成像与侦测的必要信息通道，需要在可见光波段具有较好的透明性能。

技术实现思路

[0017]本专利技术的目的在于克服
技术介绍
中所述的多光谱隐身技术的不足，特别是红外/激光隐身难以结合以及同时实现可见光透明的问题，提出了一种由图案贴片层(1)、介质层(2)和导电薄膜层(3)组成的红外/激光兼容隐身器件：在10.6μm处实现高吸收，减少目标对入射激光信号的反射，实现激光隐身功能；在8～14μm长波红外探测波段控制杂散吸收峰的影响，降低热辐射信号，实现长波红外隐身功能；在5～8μm红外非探测波段设计宽频多峰吸收，实现红外辐射散热功能；通过器件各层材料的选择，在实现多频段隐身功能的同时保证器件的表面高透光特性。
[0018]本专利技术的目的是这样实现的：一种可见光透明的红外/激光兼容隐身器件包括若干个周期性排列的吸波单元，每个吸波单元由上层图案贴片层(1)、中间介质层(2)和下层
导电薄膜层(3)组成。所述吸波单元按照周期排布成阵列结构，所述周期为4
‑
14μm；
[0019]进一步，所述的上层图案贴片层(1)由四个全等的等腰三角形绕贴片层的中心点经90
°
的四重旋转后形成，等腰三角形顶点到吸波单元层中心距离S1为0.2<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可见光透明的红外/激光兼容隐身器件包括若干个周期性排列的吸波单元，每个吸波单元由上层图案贴片层(1)、中间介质层(2)和下层导电薄膜层(3)组成。其特征在于，所述吸波单元按照周期排布成阵列结构，所述周期为4
‑
14μm。2.如权利要求1所述可见光透明的红外/激光兼容隐身器件，其特征在于，所述的上层图案贴片层(1)由四个全等的等腰三角形绕贴片层的中心点经90
°
的四重旋转后形成，等腰三角形顶点到吸波单元层中心距离S1为0.2
‑
3.5μm，等腰三角形底边到吸波单元层中心距离S2为1
‑
6.5μm，等腰三角形底边边长S3为0.8
‑
12μm。3.如权利要求1所述可见光透明的红外...

【专利技术属性】
技术研发人员：王赫岩，陆振刚，耿文静，刘硕，谭久彬，张怡蕾，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：