水雾遮蔽性能的计算和分析

水雾干扰波段宽,使用成本低,对生物和环境都不产生毒副作用,是一种新型的干扰材料。利用Mie散射理论,对粒径服从对数正态分布和正态分布的水雾在可见光波段、红外传输大气窗口和两种常用的军用激光波长处的质量消光系数进行了计算,得到了水雾在这些波段(波长)处的遮蔽性能,分析了计算结果与粒径分布参数之间的关系。

近中红外与1.06μm和1.54μm激光兼容隐身光子晶体研究

为实现飞行器高温部分的红外与激光兼容伪装,设计了一种基于一维光子晶体的近中红外与1.06μm和1.54μm激光兼容隐身材料。基于薄膜的传输矩阵法和异质结构理论,拓展了光子晶体的禁带宽度,使之覆盖近中红外波段;随后,利用掺杂原理,在光子晶体周期结构中引入了两种缺陷。结果显示,在1~5μm的带隙中出现了波长分别为1.06μm和1.54μm的缺陷模,反射率分别为1.21%和1.79%,这种具有＂光谱挖空＂特性的光子晶体可以实现近中红外与1.06μm和1.54μm激光兼容隐身。

红外偏振探测的机理

偏振探测技术已经成为一种重要的探测手段,其机理研究对红外偏振探测的实际应用和结果分析具有重要的理论指导意义。综述了偏振产生的机理,如反射、热辐射和散射,分析了物体的表面特性如粗糙度、色泽和电导率等对光的偏振特性的影响,并借助多人的实验加以辅证。发现当入射角等于布儒斯特角时,反射光的线偏振度达到最大值;多次散射使光的偏振方向不断偏转,经统计平均后降低了反射或散射光的偏振度;亮的粗糙表面的反射光以多次反射为主,表现出较小的线偏振度;通过检测反射光偏振角的相位差可以确定目标是金属还是绝缘体。

基于AOTF的高光谱偏振成像系统设计

为获得目标和场景的偏振信息,提高目标识别和地物探测的准确度,设计了基于液晶相位可变延迟器(LCVR)和声光可调滤波器(AOTF)的高光谱偏振成像探测系统。首先介绍了偏振成像探测的原理,然后给出了探测系统的结构,并对其光学系统的各元件进行了合理的参数分配,最后利用编制的信息处理软件对系统采集的高光谱偏振图像进行了处理,处理结果能够反映出目标的光谱特性和偏振特性,对于复杂背景下的目标探测与识别具有重要的应用价值。

红外被动定位研究

空中目标的红外辐射在大气中传输时 ,大气以及大气中的气溶胶会对红外辐射产生吸收和散射 ,从而造成红外辐射的衰减。大气对红外辐射的衰减程度可以用消光系数来描述 ,波长不同 ,消光系数也不同。如果大气气象条件在短时间内变化很小 ,则可认为消光系数在这段时间内没有变化。红外探测系统可以分时探测两个或多个波段的红外辐射 ,通过一定的信号处理手段 ,实现对空中目标的被动定位。文中推导了利用消光系数对空中目标进行定位的公式 ,并进行了计算。

太赫兹技术在烟尘与风沙探测中的应用

提出了利用波长更长的太赫兹波进行低能见度条件下的探测。从理论上计算对比了石墨材料对1.06μm、3～5μm、8～12μm以及337μm波长或波段的消光性能(以质量消光系数(MEC)为例),发现石墨对337μm波长的质量消光系数比前三者的低1～3个数量级;进行了实验测量,获得了337μm太赫兹波对一定浓度条件下石墨(模拟烟尘)和尘土的透过率,并以此计算得到其质量消光系数,发现石墨对337μm波长的质量消光系数比对1.06μm、10.6μm波长的测量值低2个数量级。实验对比表明:337μm太赫兹波具有较强的穿透烟尘和风沙的能力,能够弥补传统红外探测系统的不足,对生活生产、安全检查以及反恐等方面均具有潜在的应用价值。

激光对卫星的威胁及其防护

激光技术的广泛应用,由此带来的激光损伤和激光威胁日益严重。在现代高技术战争中,卫星的作用越来越重要,而激光反卫星武器的出现和发展,使卫星也面临着激光的威胁,因此,对卫星的激光防护材料和防护措施的研究具有重要的意义。介绍了激光反卫星武器的分类、性能、作用方式和关键技术;探讨了激光武器对星载光电传感器和材料的杀伤机理;总结了目前基于线性光学原理、非线性光学原理和相变光学原理的激光防护材料的性能、优缺点和改进措施,其中详细介绍了比较有发展潜力的富勒烯、卟啉和VO2薄膜激光防护材料;介绍了几种卫星结构材料的激光防护措施。这有助于对卫星的激光防护的重要性和技术手段的进一步认识。

光子晶体隐身应用分析

激光隐身和红外隐身的兼容是现代战场的迫切需求,但是二者对材料的要求是相互制约的,利用掺杂光子晶体的缺陷能级形成的"光谱挖孔"结构可以很好地解决这一难题。利用薄膜光学理论中的特征矩阵法计算了设计的掺杂ZnSe的CdSe/SiO2光子晶体薄膜的反射、透射和吸收光谱,计算结果表明掺杂光子晶体能够很好的满足热红外与1.06μm或10.6μm激光隐身兼容的要求。指出掺杂光子晶体的缺陷能级是由高透射引起的低反射,并不满足激光隐身的实际要求,解决方法是在光子晶体薄膜的基底中引入吸收材料,从而把缺陷能级透过的激光吸收掉。

中长波红外双波段全向反射镜的设计

研究了异质结构一维光子晶体全向反射镜的设计方法。通过分析光子晶体的晶格常数、折射比和填充比,选择碲和聚乙烯设计了中红外和远红外双波段全向反射镜。结果表明采用异质结构的光子晶体能够同时在3.4～5.4μm和8～12.5μm实现全向反射（反射率大于99%）,相对带宽分别达到了49.8%和43.1%。

光电对抗中的烟幕技术

阐述了烟幕在光电对抗中的作用和干扰机理 ,介绍了对抗可见光、红外和激光的三种烟幕的典型组份 ,简介了烟幕器材 。

一种基于光子晶体的中远红外双波段兼容伪装材料

光子晶体作为一种新型人工结构功能材料,基于其光子禁带的高反射特性可以实现热红外伪装。选择红外波段透明的薄膜材料A、B,设计出在中远红外波段具有高反射禁带的光子晶体,利用薄膜光学理论的特征矩阵法计算了反射光谱。通过构造异质结构光子晶体,实现了光子带隙的展宽,该结构光子晶体基本上实现了中远红外双波段的高反射,在2.94~5.06μm和7.66~11.98μm波段的光谱反射率接近为1;在2.91~5.12μm和7.62~12.29μm波段的光谱反射率大于95%,较好地满足了中远红外双波段兼容伪装的要求。倾斜入射时光子晶体的TM波和TE波的反射光谱是不同的,随着入射角度的增加,TM波的带隙逐渐变窄,而TE波的带隙逐渐变宽。

双波段红外成像系统对空中点目标测距的方法

提出了对空中点目标进行被动测距的方法。基于红外辐射在大气中的传输规律和红外成像系统的特性,建立了目标和背景的表观对比度模型。通过对两个波段上对比度模型的分析,推导出了测距公式和距离分辨率公式。理论分析表明,只要得到大气在两个波段上的消光系数,通过测量目标在两个波段、两个时刻上的目标表观对比度,即可计算得到目标距离和目标径向速度,而距离分辨率则取决于系统的对比度探测能力及相关参数。利用所得公式计算了不同气象条件下,目标距离分辨率与目标距离之间的关系。计算结果表明,该测距方法具有工程应用价值。

伪装目标与背景的偏振对比特性

为解决传统光强探测手段难以有效探测和识别伪装目标这一难题,基于偏振探测技术搭建了光谱偏振探测成像系统,利用该系统在位于442.0,545.5,670.5,850.5nm的窄波段对典型草地、土壤背景下的某型深绿色和土黄色伪装涂层进行了光谱偏振探测实验研究。并通过编制的图像处理软件对测试结果进行处理分析以提取其中的偏振信息,获得了目标与背景偏振度和偏振对比度随探测波长和探测角的变化规律。研究结果表明,合理地选择偏振成像探测条件可以使伪装涂层与背景之间存在较大的偏振对比度,可以实现对传统伪装涂层涂覆的目标的有效探测和识别。

释放化学物质耗空电离层电子密度的研究

电离层作为电波传播的主要通道和载体,影响着无线电通信的质量,因此人工电离层扰动具有广阔的应用前景.在电离层中释放具有较强电子亲和力的化学物质可以耗空电离层F区的电子密度,是人工电离层扰动的有效手段之一.本文通过对CO_2和SF_6气体在电离层中的扩散和离子化学反应过程的分析,理论计算了在我国北京地区上空释放这两种气体后电离层电子密度的时空演变过程.结果表明:(1)在电离层高度上释放100 kg的CO_2或SF_6气体后,电离层电子密度迅速减少,释放点周围局部区域的电子密度被耗空,能够形成一定尺度的电离层空洞,上述现象能够维持数小时之久;(2)与CO_2气体相比,SF_6气体具有扩散慢且化学反应快的优点,对电离层的影响较大,具有更好的电离层扰动效果.

一种基于光子晶体的红外伪装材料

光子晶体作为一种新型人工结构功能材料,基于光子禁带的高反射特性可以实现热红外伪装。选择红外波段透明的常用薄膜材料CdSe、SiO2设计出在中远红外波段具有高反射禁带的光子晶体,利用薄膜光学理论的特征矩阵法计算了反射光谱。通过构造异质结光子晶体,实现了光子带隙的展宽,设计的双周期CdSe/SiO2异质结光子晶体基本上实现了中远红外双波段的高反射,其中在3.14～5.57μm和8.16～13.96μm的光谱反射率都大于95%,较好地满足了中远红外双波段伪装兼容的要求。倾斜入射时光子晶体的TM波和TE波的反射光谱是不同的,TM波的带隙较之于垂直入射时减小,TE波的带隙较之于垂直入射时增大,TE波在中远红外波段具有高反射的连续区域明显比TM波的大得多。

单层柱状等离子体阵列对微波透射衰减影响的实验研究

利用矢量网络微波测试系统测量了单层柱状等离子体阵列对2～18GHz微波的透射衰减，分析了微波极化方向、等离子体密度、阵列中的单元间距等因素对微波衰减的影响。结果表明，该结构对Ⅲ波的衰减大于对TE波的衰减；对TM波的作用频段约为2—10GHz，而对TE波仅为2～7GHz；在作用频段内，增大电子密度、减小单元间距均可以在整体上改善对微波的透射衰减。

偏振热成像系统的作用距离分析

相比传统热像仪,偏振热成像系统在反伪装方面具有独特优势。在热成像系统前加入偏振片后其作用距离会发生变化,以此为切入点文中深入研究了偏振热成像系统的作用距离。建立了偏振热成像系统的噪声等效温差模型、最小可分辨温差模型和作用距离模型,推导出偏振热成像系统相对非偏振热成像系统的作用距离增益系数,计算分析了偏振热成像系统探测伪装坦克模型时的偏振对比度、辐射对比度和作用距离增益。结果发现探测伪装坦克时,偏振对比度比辐射对比度大得多,而偏振热成像系统的作用距离比不加偏振片时也要大,体现出偏振热成像系统的独特反伪装能力。

低温等离子体数值模拟方法的分析比较

分析比较了低温等离子体模拟中采用的流体模型、粒子模型和混合模拟方法及在放电特性分析中采用的电路模拟方法。给出了每种方法的基本原理,探讨了它们的适应性。利用粒子模型对外磁镜场作用下四阳极装置辉光放电所产生等离子体进行了模拟,分析了磁场对电子密度径向分布的影响。

释放不同化学物质对电离层扰动的比较

在电离层F区释放氢(H_2)、水(H_2O)、二氧化碳(CO_2)、六氟化硫(SF_6)、三氟溴甲烷(CF_3Br)、羰基镍(Ni(CO)_4)可以损耗局域等离子体电子密度,形成电子空洞,电离层电子密度的改变主要取决于释放物质的气态分子与电离层之间的离子化学反应.在电离层人工主动扰动实验中,应根据发射成本和扰动效果对释放物质进行选择.通过热力学原理和有限元模拟方法计算比较了上述6种物质对电离层的扰动影响.计算结果表明,6种物质中水的气化率最低,约为19%,其余5种物质都在60%以上,选择密度小的物质,例如H_2和CO_2,可以有效降低发射成本.另外,扩散较慢且化学反应较快的物质,例如SF_6和Ni(CO)_4,能够使得电离层电子密度减少得更多,并且受扰动区域更广、持续时间更长.

电磁波在磁化等离子体上的反射特性研究

研究了垂直入射的平面电磁波在分层均匀磁化等离子体中的传播规律 ,对包覆在金属平板表面的一维线性非均匀磁化等离子体层的反射系数进行了数值计算 ,并对计算结果进行了讨论。