为实现在中、远红外两个大气窗口的低透过率, 设计了一种基于六边形环状结构的双屏红外频率选择表面, 利用 CST电磁软件进行仿真分析, 发现该频率选择表面在 3～5 .m和 8～15 .m两个波段内的平均透过率低于 0.025, 实现了红外波段的双阻带; 采用等效表面阻抗和表面电流法分析了该频率选择表面的滤波机理, 发现不同极值点处由于屏间耦合或屏内单元间的耦合在谐振单元表面感应出对称分布的电流从而使散射总场增强, 形成增强型反射, 即比较理想的红外光阻带; 最后研究了电磁波的入射角度、极化方式以及介质层的厚度对频率选择表面传输特性的影响。
频率选择表面 红外隐身 传输特性 frequency selective surface infrared stealth transmission properties
为实现在中、远红外两个大气窗口的低透过率, 设计了一种基于六边形环状结构的双屏红外频率选择表面(FSS), 利用CST电磁软件进行仿真分析, 发现该FSS在3~5 μm和8~14 μm两个波段内的平均透过率低于2.5%, 实现了红外波段的双阻带; 采用表面电流模式分析法和有效介质理论分析了该FSS的滤波机理, 发现不同谐振点处由于屏间耦合或屏内单元间的耦合在谐振单元表面感应出对称分布的电流从而使散射总场增强, 形成增强型反射, 即比较理想的红外光阻带; 最后研究了电磁波的极化方式、入射角度、介质属性以及结构参数对FSS传输特性的影响。结果表明该FSS具有良好的偏振稳定性和角度稳定性, 介质属性和结构参数对其传输特性有较大影响。
频率选择表面 大气窗口 表面电流 传输特性 frequency selective surface atmospheric window surface current transmission properties 红外与激光工程
2018, 47(7): 0704003
为实现远红外大气窗口（8～14 μm）的低红外透过率，基于六边形环状结构设计了双屏远红外频率选择表面（FSS）。仿真结果表明，该结构在8～14 μm 波段的平均透过率低于5%。对该结构的表面电流分析说明，谐振单元表面感应出的对称分布电流以及双屏结构之间的耦合效应使得散射场增强，透过率降低。研究了该结构在不同入射角和不同极化条件下的传输特性，结果表明该结构在8～14 μm 具有良好的角度稳定性和极化稳定性。分析了介质层介电常数、厚度以及损耗角正切对该FSS 传输特性的影响，结果表明介质层介电常数对FSS 的谐振频率和带宽有较大影响。
远红外 六边形环状结构 频率选择表面 角度稳定性 far-infrared hexagonal loop structure frequency selective surface angle stability
1 空军工程大学理学院，陕西 西安 710051
2 中国人民解放军93108 部队，黑龙江 齐齐哈尔 114001
为设计红外周期性吸波结构，本文分析了周期性吸波结构的谐振单元尺寸、介质层厚度和介电常数对吸波效果的影响，研究周期性吸波结构的吸收规律，设计了一种由两种不同尺寸圆形贴片构成的周期性结构，仿真结果表明该结构在SO2 气体探测器的两个特征吸收波长4.0 μm 和7.35 μm 处吸收率分别达到99.67%和99.97%，并且该结构对极化方向不敏感，吸波效果良好。
周期性结构 红外吸收光谱 红外探测器 双峰吸收 periodic structure infrared absorption spectrum infrared detector double-peak absorption
为实现中、远红外大气窗口的双波段低红外透过率, 设计了由 2层不同尺寸圆环单元构成的双屏红外频率选择表面(FSS), 仿真结果表明该 FSS在 3～5 μm和 8～12 μm波段形成两个平均透过率低于 5%的阻带。对 FSS表面电流分析的结果说明, 谐振单元表面感应出的对称分布电流使散射总场增强, 形成增强型反射, 而不同尺寸的谐振单元具有不同的谐振波长, 两层谐振单元共同作用形成了两个阻带。研究了入射角以及介质层属性(厚度、介电常数和损耗角正切)对 FSS传输特性的影响, 结果表明 FSS在两个大气窗口内具有良好的角度稳定性, 介质层介电常数对 FSS的传输特性有较大影响。
频率选择表面 双屏结构 大气窗口 传输特性 frequency selective surface double layer structures atmospheric window transmission properties
为了分析不同探测环境对卫星红外探测的影响, 推导了倾斜探测路径下目标与背景在探测器入瞳处的辐照度对比度计算公式。计算了目标在海天背景下不同温度、不同高度、不同太阳天顶角、不同探测天顶角条件下, 目标与背景在 0.75～14.m波段的红外单色辐射照度对比度。分析指出: 太阳天顶角对红外探测的影响主要在 2.7.m以下波段, 探测波长大于 2.7.m可不考虑太阳的影响。目标在 5 km以下、探测天顶角在 60.以上继续增加时, 探测波段变窄, 不可探频段增宽；目标在 10 km以上, 探测天顶角变化对探测影响很小。这些结论可用于指导卫星红外探测波段选择与探测结果分析。
卫星红外探测 目标与背景对比度 海天背景 探测天项角 太阳天顶角 satellite-borne infrared detection target and background contrast sea and sky background detective zenith angles solar zenith angles
Er3+∶Yb3+共掺磷酸盐玻璃激光器能发射1.54 μm附近的激光, 这种激光器广泛应用于光通信、激光雷达和人眼安全激光测距等方面。文章以输出波长为975 nm的半导体激光器为泵浦源, 采用Er3+∶Yb3+共掺磷酸盐玻璃为工作物质, 成功地实现了平平腔、平凹腔常温下连续输出TEM00模的1.54 μm激光。实验结果表明: 随着谐振腔腔长的增加, 输出激光能量减小, 而阈值功率增大。最后采用弯月型输出镜改善光束质量, 获得了最大功率为30 mW的1.54 μm信号光输出。
激光器 铒玻璃 1.54 μm激光 laser erbium glass 1.54 μm laser
对LD泵浦Er3+∶Yb3+共掺全固态激光器进行了整体设计, 利用矩阵光学方法推导了高斯光束经耦合系统聚焦后束腰宽度和像距的计算公式。考虑激光棒的热透镜效应, 对有源平平腔、平凹腔进行了数值计算, 分析了谐振腔的稳定性。最后, 根据激光谐振条件, 确定了激光输出镜及滤光片的镀膜方案, 为最终获得高效率、稳定的激光输出提供了理论依据。
传输矩阵 耦合系统 谐振腔 固体激光器 transmission matrix coupling system resonator solid-state laser
1 空军工程大学 理学院,西安 710051
2 西安交通大学 电子陶瓷与器件教育部重点实验室，西安710049
利用平面波展开法，绘出了光子晶体的能带结构图，揭示了光子晶体能带结构的特点.在带隙结构中引入线缺陷，实现了对电磁波传播方向的控制.通过设计不同的线缺陷分布，实现了对电磁波传输能量的分配与合成.最终完成了对电磁波传播方向的控制和功率分配及合成的引导.采用Comsol Multiphysics软件对空气背景不同形状的介质光子晶体进行功率分配与合成的仿真，结果表明,在光子晶体中通过对线缺陷的设计，可实现功率的分配与合成.
光子晶体 线缺陷 功率分配 功率合成 Photonic Crystal Line defect Power combination Power distribution
