[发明专利]一种同时实现激光低反射与红外低辐射的亚波长结构材料

说明书

本发明提供了一种同时实现激光低反射与红外低辐射的亚波长结构材料，包括自上而下的一层亚波长金属光栅和金属衬底。本发明设计巧妙，结构简单，通过控制反射激光向离散的方向传播来降低材料的镜面反射率，再结合金属材料自身的红外低辐射特性，同时实现激光低反射与红外低辐射。该结构能够有效降低0.9‑1.6μm和8‑14μm波段的镜面反射率，并在两个红外大气窗口(3‑5μm，8‑14μm)保持很低的红外辐射。

技术领域

本发明涉及电磁波相位调控的技术领域，具体涉及一种同时实现激光低反射与红外低辐射的亚波长结构材料。

背景技术

激光探测相较于传统的雷达探测技术，具有精度高、抗干扰能力强等优势。近些年来，随着激光技术的快速发展，产生了一系列的激光设备，如激光测距仪，激光雷达等等，如何降低物体的反射率以实现对激光的不可见成为了人们的研究热点。目前，激光设备主要采用四个波长，分别是0.93μm，1.06μm，1.54μm，和10.6μm，其中1.06μm和10.6μm两个波长最为主要。另一方面，随着多种探测技术的共同发展，主动式的激光探测器和被动式的热红外探测器经常被结合起来使用。要实现对激光探测的不可见，需要材料具有高吸收率或低反射率，而要实现对热红外探测的不可见则要求材料具有低的红外辐射率。根据基尔霍夫定律和能量转化定律，对于不透明的材料，其红外辐射率(E)，吸收率(A)，以及反射率(R)之间的关系为E＝A＝1-R。因此，具有红外低辐射率的材料通常有高的红外吸收率和红外反射率。一种材料在同一波段不可能同时拥有低的红外反射率与低的红外辐射，而激光探测设备所采用的波长均位于红外波段，因此实现激光低反射与红外低辐射形成了一对矛盾。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提出了一种同时实现激光低反射与红外低辐射的亚波长结构材料，通过引入亚波长结构并对反射电磁波的相位进行人为调制，再结合金属材料的红外低辐射属性，同时实现激光低反射与红外低辐射。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：一种同时实现激光低反射与红外低辐射的亚波长结构材料，该器件包括一层亚波长金属光栅和金属衬底。能够同时实现极低的镜面反射率以及热辐射率。

其中，所述金属光栅的厚度为h，其取值范围为hλ₀/4，λ₀为中心波长。

其中，所述金属条的宽度d，其取值范围为dλ₀/6，其周期p的取值范围为pλ₀/2，λ₀为中心波长。

本发明具有的有益效果在于：

本发明设计巧妙，结构简单，通过利用全金属结构实现极低的红外热辐射，然后引入亚波长结构对电磁波相位进行人为调制大大的降低了镜面反射率，同时实现激光低反射和红外低辐射特性。此外，这种全金属的结构材料非常有利用在实际中应用。

附图说明

图1为本发明的超级单元结构示意图；

图2为实施例1中TE极化下不同入射角度对应的反射率仿真结果；

图3为实施例1中TM极化下不同入射角度对应的反射率仿真结果；

图4为实施例1中圆极化下不同入射角度对应的交叉极化和共极化反射率仿真结果；

图5为实施例1中TE和TM极化下不同入射角度对应的反射光相位差值仿真结果；

图6为实施例1中TE极化下不同入射角度对应的反射率测试结果；

图7为实施例1中TM极化下不同入射角度对应的反射率测试结果；

图8为实施例1中使用CO₂激光器测试得到的结果；

图9为实施例1中通过热像仪测试得到的结果；