基于微結構的熱輻射特性控制研究.pdf

1、基于微結構的熱輻射特性控制,即利用特征尺寸接近入射波長量級的微納尺度結構對波長進行選擇性控制,將其應用于多波段兼容隱身具有很大的發(fā)展?jié)摿??；谖⒔Y構的熱輻射特性控制進行多波段兼容隱身研究,利用微結構與電磁波相互作用實現不同的耦合效果,從而優(yōu)化設計出可見光、中遠紅外、激光1.06μm及激光10.6μm多波段兼容隱身的微結構。具體研究內容包括以下幾個方面：
　　 ⑴基于麥克斯韋方程組,介紹了電磁波與微結構相互作用過程中的電、磁場相互

2、轉化關系,研究了基于微結構的熱輻射特性控制機理。研究表明,微結構對熱輻射特性的選擇性控制因素為:微結構的材料屬性和結構型式。
　　 ⑵基于薄膜干涉理論,利用針形算法與變尺度法相結合的膜系優(yōu)化方法進行了膜系設計;基于非對稱F-P腔理論設計了10.6μm高吸收的非對稱F-P腔結構,并利用數值計算方法對該結構進行了優(yōu)化設計;結合6層膜系結構和非對稱F-P腔進行優(yōu)化,設計出了多波段兼容隱身的一維膜系結構。計算結果表明:該膜系結構實現了良

3、好的光譜兼容特性。
　　 ⑶基于表面電磁波理論研究材料的介電常數及其色散關系,分析其表面聲子極化可能被激發(fā)的波段范圍,進行了微結構材料的選取;以“蛾眼”結構的減反性能為指導,對其光譜特性進行數值計算,驗證了錐臺型“蛾眼”結構用于控制10.6μm高吸收光譜的可行性;對錐臺型微結構的光譜特性進行影響性分析,分別研究微結構的周期、頂面直徑、底面直徑、結構高度及基底厚度對其光譜特性的影響;在影響性分析的指導下,進行錐臺結構的設計,綜合考