1 国防科技大学 脉冲功率激光技术国家重点实验室， 安徽 合肥 230037
2 先进激光技术安徽省实验室，安徽 合肥 230037
3 红外与低温等离子体安徽省重点实验室，安徽 合肥 230037
不同于传统的离散光谱测温，热像仪测温的实质是一种在一定波段范围内的基于探测器光谱响应的连续光谱测温。除了目标的发射率会影响热像仪所测温度与真实温度的关系外，反射的环境辐射也是热像仪测温结果的重要影响因素。目前的热像仪测温精度研究在对目标反射环境辐射的处理中，大都把环境辐射看做是均匀入射的或者是把目标看做了镜面反射体，这样做虽然可以大大简化模型，但是却远远不符合实际情况。针对这一现状，利用辐射度学原理和热像仪探测器的光谱响应特性，建立了在环境辐射非均匀入射条件下的热像仪对漫射目标的测温模型，结果表明：环境辐射对热像仪测温的影响，除了与目标的反射率和环境辐射源的温度有关外，还与环境辐射源对目标所张的投影立体角有关。根据所得模型，分析了热像仪测温的影响因素，重点对几种典型环境辐射条件下对热像仪测温的影响进行了定量计算和分析，并进行了实验验证。相关结果一方面可以为热像仪测温设计提供参考，另一方面可以为复杂环境条件下热像仪测温与真实温度的误差估算提供理论依据。
红外 热像仪 测温 环境辐射 投影立体角 infrared thermal imager temperature measurement environmental radiation projection solid angle 红外与激光工程
2022, 51(3): 20210159
刘彪 1,2,3时家明 1,2,3吕相银 1,2,3陈宗胜 1,2,3,*李志刚 1,2,3
1 国防科技大学 电子对抗学院 脉冲功率激光技术国家重点实验室， 合肥230037
2 红外与低温等离子体安徽省重点实验室， 合肥30037
3 先进激光技术安徽省实验室， 合肥2007
为了研究实际应用场景下光子晶体薄膜的红外隐身效果，选择具有中、远红外隐身性能的光子晶体薄膜和低发射率薄膜，以某吉普车的引擎舱为研究对象，分析了贴附薄膜后目标的自身辐射和反射环境的辐射对隐身效果的影响。设计并制备了一种具有中、远红外隐身效果的光子晶体薄膜，分别于白天和晚上在室外进行实验，测试了光子晶体薄膜以及低发射率薄膜对引擎舱隐身效果的影响。研究结果表明，太阳辐射对光子晶体薄膜中、远红外隐身效果影响较小，且光子晶体薄膜能够更好地实现目标与背景融合，综合来看光子晶体在中、远红外隐身效果优于低发射率薄膜。
光子晶体 薄膜 红外辐射 红外隐身 辐射温度 反射率 太阳辐射 Photonic crystal Film Infrared radiation Infrared stealth Apparent temperature Reflectance Sun radiation
1 国防科技大学 脉冲功率激光技术国家重点实验室，安徽 合肥 230037
2 先进激光技术安徽实验室，安徽 合肥 230037
3 红外与低温等离子体安徽省重点实验室，安徽 合肥 2300037
气溶胶粉体是烟幕弹药的核心组成部分，其红外消光性能直接决定了烟幕的红外遮蔽效果。选择石墨粉和铝粉两种典型的气溶胶粉体作为研究对象，通过烟箱实验，测量了不同粒径的两种材料的质量消光系数，分析了粉体粒径对气溶胶红外消光性能的影响，探讨了引起两者红外消光性能差异的原因，考察了在烟箱实验中目标温度等因素对测试结果的影响。结果表明：对于所测试的几种样品，在同等条件下，气溶胶粉体粒径越小，其质量消光系数越大，红外消光性能也就越好；铝粉的红外消光性能要好于石墨的，1 000目铝粉的中红外（3.7～4.8 μm）和远红外（7.5～14 μm）质量消光系数为分别为1.78 m2/g和2.01 m2/g，显著优于1 000目石墨粉体的值（1.02 m2/g和1.01 m2/g），石墨与铝粉之间的分散性、径厚比和折射率等特性的差异是导致这一现象的主要原因；烟箱实验中，目标和背景的初始温度对测试结果影响较大，应该对它们进行合理设置，以提高测量的准确性。
红外与激光工程
2020, 49(7): 20201021
国防科技大学 脉冲功率激光技术国家重点实验室，安徽 合肥 230037
为研究氧化剂和还原剂的配比对四氧化三铅/镁粉/聚四氟乙烯(Pb3O4/Mg/PTFE)混合诱饵剂效能的影响，保持氧化剂的配方不变，改变氧化剂和还原剂的比例，设计了5种不同的药剂配方。使用压片机将混合均匀的药剂粉末压制成药柱。用7.5~14 ?滋m远红外热像仪测量药柱燃烧过程，计算出每个样品的燃烧时间、质量燃速、辐射面积、辐射亮度、辐射强度。结果表明: 随着还原剂的比例升高，样品质量燃速先变大后变小，当氧化剂与还原剂比例为1:1时，质量燃速最大，为5.03 g/s; 样品燃烧的温度随着还原剂的比例升高先变高后降低，当氧化剂: 还原剂=1:2时，样品燃烧的最高温度达到最小，为754.29 ℃; 辐射亮度和强度随着还原剂的比例升高先变大后变小，且当氧化剂: 还原剂=1:1时，辐射亮度最大，为1 869.21 W·m-2·sr-1，辐射强度也达到最大，为97.61 W·sr-1，可见在7.5~14 ?滋m波段，当氧化剂: 还原剂=1:1时，样品的远红外辐射特性最好。
红外诱饵剂 导温系数 辐射强度 infrared decoy thermal diffusivity radiation intensity 红外与激光工程
2019, 48(10): 1004002
国防科技大学电子对抗学院脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230000
为研究红外低发射率隐身涂层对太赫兹波的反射特性, 制备了红外低发射率隐身涂料, 测试了其可见光效果、 红外热像图及红外发射率等特性参数。 以土黄色红外低发射率涂料为测试样品, 利用透射式太赫兹时域光谱系统获得了样品在太赫兹波段的复折射率。 分析了特征矩阵理论, 并利用特征矩阵理论计算了涂层厚度(0.3~0.5 mm)与入射角度(0°~60°)的变化对入射太赫兹波反射特性的影响。 结果表明, 在相应厚度及入射角度范围内, 太赫兹波在0.8 THz频率下具有多个反射峰值, 最高值可达90%以上, 有利于实现太赫兹波对红外低发射率隐身涂层下金属目标的探测。 此外, 涂层厚度变化对入射太赫兹波反射率具有较大影响, 涂层越厚, 太赫兹波的反射振荡越多, 反射峰值越大。 入射角度对太赫兹波的反射特性具有一定的影响, 但整体影响不大, 有利于太赫兹波实现多角度目标的探测。 最后, 以表面均匀涂覆0.42 mm厚涂料的金属板为测试样品, 实验测量了样品在0.1~1.5 THz频率范围内的反射特性, 并与部分理论计算结果进行对比。 结果表明: 实验测量结果与理论计算结果在数值和趋势上较为吻合, 但也存在一定的偏差。 究其原因, 主要由样品厚度和样品参数误差导致, 但依然可利用特征矩阵理论研究红外低发射率涂层对太赫兹波的反射光谱特性。
红外低发射率隐身涂层 太赫兹波 太赫兹时域光谱系统 特征矩阵理论 反射特性 Infrared low emissivity coating THz wave Terahertz time domain system Characteristic matrix theory Reflection characteristics 光谱学与光谱分析
2019, 39(10): 3007
1 国防科技大学电子对抗学院 脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
2 中国科学技术大学 合肥微尺度物质科学国家研究中心, 安徽 合肥 230036
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。
光子晶体 可见光 远红外 激光 兼容隐身 photonic crystal visible light far Infrared laser compatible stealth
国防科技大学电子对抗学院,脉冲功率激光技术国家重点实验室,安徽 合肥 230037
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。
激光与光电子学进展
2019, 56(18): 181602
国防科技大学电子对抗学院脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
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。
材料 光子晶体 红外隐身 太阳辐照 墙面辐射 辐射温度 激光与光电子学进展
2019, 56(3): 031601
1 国防科技大学脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
2 先进激光技术安徽省实验室, 安徽 合肥 230037
主要讨论了飞秒激光等离子体通道的形成机制,综述了飞秒激光等离子体通道电磁波传输的研究现状,并将等离子体通道归结为三种,即单通道传输线、双通道传输线和圆柱形空芯波导。最后,对飞秒激光等离子体通道传输电磁能的发展趋势进行了展望。
激光光学 飞秒激光 等离子体通道 传输 电磁波 激光与光电子学进展
2019, 56(9): 090002
国防科技大学电子对抗学院脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230000
太赫兹时域光谱技术可以快速准确地提取材料在太赫兹波段的光学常数。 然而, 其各组成部分在控制精度、 响应误差、 系统噪音以及实验操作、 数据处理等方面的误差, 将影响系统对材料光学常数提取的准确性。 基于透射式太赫兹时域光谱系统的测量原理, 分析了系统延迟线位置偏差对提取材料复折射率准确度的影响, 建立了误差在样品测量过程中的传递模型, 并利用MATLAB仿真了误差对提取样品复折射率影响。 结果表明, 样品折射率和消光系数的不确定度受到了系统延迟线位置偏差的影响, 且系统延迟线位置偏差越大, 样品的复折射率提取的不确定度也就越大。 同时, 相比消光系数, 延迟线位置的偏差对样品折射率的不确定度具有更大的影响。 该模型具有一定的实际意义和理论参考价值, 可分析系统延迟线位置偏差对太赫兹时域光谱系统提取材料光学常数不确定度的影响, 为优化太赫兹时域光谱系统提供理论指导。
太赫兹时域光谱系统 复折射率 延迟线位置偏差 测量不确定度 THz-TDS Complex index of refraction Delay-line position deviation Measurement uncertainty 光谱学与光谱分析
2018, 38(11): 3379
