为了降低**装备被可见光、红外或激光探测器发现的概率, 研究了可见光、远红外与1.06 μm及10.6 μm激光兼容隐身光子晶体薄膜。基于光子晶体的“光子禁带”和“光子局域”的特性, 利用传输矩阵理论设计了3种不同颜色的隐身光子晶体薄膜, 然后利用真空电子束蒸发镀膜技术进行了制备, 最后利用相关仪器测试并得到了微观截面图、可见光照片、远红外热像图和反射光谱。结果显示, 3种薄膜微观层间结合致密, 膜厚符合理论设计。可见光波段具有青、黄或紫的特征颜色, 可以组合形成迷彩图案来分割可见光图像。远红外大气窗口（8～14 μm）内发射率小于0.3, 可以有效抑制远红外辐射。反射光谱中1.06 μm及10.6 μm处反射率分别为10%和40%左右, 能够有效减弱入射激光的回波功率。

为了降低探测设备或制导**对**装备的威胁,研究了可见光、远红外与多种激光(0.93,1.06,10.6 μm)兼容的隐身光子晶体薄膜的设计与优化问题。首先分析了已有的远红外与10.6 μm激光兼容的隐身光子晶体的缺陷,主要是10.6 μm激光的隐身性能随其入射角度增大而迅速降低;然后在保证远红外隐身性能的前提下,提出了通过展宽光子局域的方式来优化这一缺陷的思路。对于优化后的光子晶体薄膜,当入射角度在0°~60°内变化时,10.6 μm处的反射率始终保持在20%以下,即提高了10.6 μm激光隐身性能对入射角度的稳定性。在此结构的基础上,通过叠加准周期结构的方式来实现隐身波段向可见光与其他军用激光的拓展。得到的光子晶体薄膜具有黄、绿或蓝的特征,可以用来模拟荒漠、林地或海洋的颜色,并且其在0.93 μm和1.06 μm波长处的反射率随入射角度变化始终保持在10%以下,理论上可以大幅减小该激光的回波功率。

分别将光子晶体薄膜、红外隐身涂层和普通迷彩布作为待测样品贴在60 ℃热源上,并置于室外环境进行红外隐身实验。研究结果表明,太阳光对光子晶体薄膜8~14 μm波段隐身效果影响较小,在绝大部分角度范围内,对3~5 μm波段隐身效果影响也较小;墙壁和大气辐射对光子晶体薄膜3~5 μm和8~14 μm波段隐身效果影响都较小。光子晶体薄膜在中、远红外双波段隐身效果优于另外两种传统红外隐身材料。

采用传输矩阵法和蒸发镀膜工艺,设计并制备了一种中、远红外双波段兼容隐身的光子晶体薄膜。测量了该光子晶体膜层的实际厚度和中、远红外光谱反射率,所得结果与理论设计相吻合。研究结果表明,与红外隐身涂层和常规迷彩布两种传统红外隐身材料相比,光子晶体薄膜在中、远红外双波段抑制红外辐射的能力最强;室外环境辐照对光子晶体薄膜在8~14 μm及3~5 μm波段隐身效果的影响较小。

针对高功率微波对电子设备的安全威胁, 设计了一种双层柱状等离子体阵列对高功率微波进行防护。其中单根等离子体柱的直径为25.4 mm, 长度为600 mm, 等离子体频率与碰撞频率可进行控制。利用搭建的实验测量系统, 研究了微波极化方向、等离子体电子密度、放电单元层数等因素对高功率微波透射衰减的影响。实验结果表明: 当高功率微波未激发等离子体产生非线性效应时, TM极化时的防护效果优于TE极化时的防护效果, 且能量衰减分别可达20.9 dB和14.7 dB; 随等离子体电子密度增大, 微波透射功率减小, 防护效果增强; 由于层间反射作用, 双层等离子体对高功率微波的透射衰减远大于单层等离子体衰减值的两倍。

覆盖于高温目标表面的光子晶体红外涂层可实现对目标红外辐射的抑制，而太赫兹波所具有的强穿透特性使其对该类目标的探测成为可能。以相关文献中设计的光子晶体涂层为例，采用特征矩阵理论对0.3~3 THz频率范围内的太赫兹波在该类涂层中的传输特性进行理论计算和分析，重点研究了不同入射角度的太赫兹波在该类涂层中的传输特性。研究发现，上述太赫兹波段处于光子晶体的带隙之外，0.3~0.5 THz频率范围内的太赫兹波对该类红外涂层具有较强的穿透特性，其光谱透过率大于90%；而在2.4~3 THz范围内，其在涂层上具有较强的反射，且整个波段内的吸收率小于0.2%。当入射角小于60°时，其对太赫兹波的传输特性影响较小；进一步增大入射角，其透过率逐渐降低，而反射率逐渐增大。研究结果证明了利用太赫兹波进行涂层覆盖目标探测的可行性，有望利用太赫兹雷达探测弥补红外探测系统的不足。

利用等离子体的电磁波反射特性, 等离子体可用于设计反射面天线, 设计了金属抛物柱面天线和发光等离子体抛物柱面天线, 并利用CST仿真软件计算了他们的辐射特性, 分析影响发光等离子体抛物柱面天线辐射和散射性能的关键参数。仿真结果表明, 选取适当等离子体柱间距, 等离子体频率, 碰撞频率, 发光等离子体抛物柱面天线具有和金属抛物柱面天线一样的辐射性能, 同时在等离子体天线工作和不工作时其RCS均比金属天线小, 特别在等离子体不工作时其双站RCS缩减程度大于以往相关文献的设计。

低发射率光子晶体(PC)具有高反射特性, 在高温环境的强烈照射下, 高反射光子晶体会成为亮目标。为了使光子晶体具有环境适应性, 使之在相当宽的照度范围内都能与背景融合, 对光子晶体的特性进行了深入研究。采用改变光子晶体周期数的方法, 设计并制作了发射率分别为0.116、0.212、0.307、0.519、0.606、0.718的6种光子晶体, 拼接成4块光子晶体迷彩(PCpp), 并将其覆盖在仿真目标上。用8～14 μm热像仪观察目标和背景, 并记录各个时间点的平均辐射温度数据, 利用辐射温度来计算目标和背景之间的欧式距离和目标在此背景下的伪装效率。对比结果发现, 发射率为0.212、0.307和0.606的光子晶体迷彩在温度范围为292～302 K的条件下, 该光子晶体迷彩的平均温度与草地背景温度的欧式距离为12.55 K, 极限温差ΔT0为4 K时的伪装效率为76.92%, 能够使目标和背景很好地融合。

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1.06 μm和1.54 μm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1~5 μm的带隙中出现了波长分别为1.06 μm和1.54 μm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1.06 μm和1.54 μm激光兼容隐身。