[發明專利]一維漫反射隨機折射率梯度覆層及其應用

有效

• 申請號: 201010108407.8
• 申請日: 2010-02-10
• 公開（公告）號: CN101793979A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發明（設計）人: 崔鐵軍;楊歆汨;周小陽;程強;馬慧峰
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G02B1/10
• 分類號: G02B1/10;G02B5/02
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 黃明哲

技術領域

本發明屬于隨機表面范疇，用于電磁隱身偽裝領域，減小導體目標被發現的概率， 為一種一維漫反射隨機折射率梯度覆層及其應用。

背景技術

近些年，使用新型人工電磁媒質設計研制新型電磁隱身裝置引起國際的關注，新型 人工電磁媒質(Metamaterial)的研究蘊含著大量的基礎科學問題和技術挑戰。新型人 工電磁媒質的特性不但取決于基本單元結構本身，而且取決于基本單元的空間排列方 式。目前國際上主要采取兩類方案來使用新型人工電磁媒質對物體隱身：一是減小甚至 消除物體的散射能量，例如杜克大學D.Schurig等人研制的TE波圓柱形隱身大衣(Science 314，977)；二是改變物體的散射方向圖，為散射波束賦型，例如Pendry等人提出，劉若 鵬等設計制作的地毯式隱身大衣(Science?323，366，2009)。

漫反射是實現電磁隱身的另一個有效手段。漫反射在自然界一般由粗糙表面造成， 加工使用很不方便。如果采用電磁本構參數隨機變化的方案就有可能用平板狀的媒質層 產生漫反射，為加工使用帶來方便。2008年Meta08會議上R.Liu等人第一次提出用隨 機漸變折射率媒質實現漫反射(2008?International?Workshop?on?Metamaterials，pp.248-250， Nanjing，China，2008)，除此之外還沒有使用平板媒質實現漫反射的公開報道。而R.Liu 等人提出的方案所需媒質厚度太大，大約120mm，不利于實用。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：漫反射作為電磁隱身的一個有效手段，由粗糙表面直 接加工使用很不方便，現有提出的漫反射實現方法不利于實用，需要更實用而且易于實 現的手段來實現漫反射。

本發明的技術方案為：一種一維漫反射隨機折射率梯度覆層，覆層為平板狀，設覆 層厚度方向為y方向，覆層上選擇一個與y方向正交的方向為x方向，同時與x方向和 y方向正交的方向為z方向，覆層的相對折射率在x方向上非均勻分布，而在y方向和 z方向均勻分布.。

覆層的相對折射率在x方向上非均勻分布的方式為：覆層沿著x方向等長度地劃分 成若干段區域，每段區域的相對折射率沿x方向線性變化，所述線性變化的梯度在區間 [-(2t)^-1，(2t)^-1]內隨機采樣而得，其中t是覆層的厚度，每個區域的相對折射率梯度都是一 個樣本。

本發明用等效折射率可調的新型人工電磁媒質來制作，整個覆層相對折射率的變化 范圍限制在新型人工電磁媒質提供的相對折射率調節范圍之內。

覆層厚度t不小于l/(2*Δn)，其中Δn為覆層相對折射率可用變化范圍，l是覆層劃 分區域的長度。

非零的相對折射率梯度能使反射電磁波偏離鏡面反射方向，偏折角度隨相對折射率 梯度的增大而單調遞增，各個區域的相對折射率梯度隨機采樣意味著各區域的本地反射 電磁波被隨機地偏折到各個角度，從而產生漫反射效果。本發明中，在覆層所有區域的相 對折射率梯度的集合里，也就是區間[-(2t)^-1，(2t)^-1]內，相對折射率梯度出現0的機會非 常小，即使有等于或者接近零的相對折射率梯度出現，這對鏡面反射的貢獻也有限，整 體上還是漫反射的效果，因為這有限的鏡面反射也屬于漫反射的一部分。如果對鏡面反 射的抑制度不滿意，可以重新生成隨機的相對折射率梯度分布，盡可能避開0。

本發明覆層的應用，將覆層覆蓋在良導體平板上，在平面波照射時有效抑制良導體 平板的鏡面反射能量，產生漫反射效果，所述良導體指電導率大于1×10⁷S/m的導體。

本發明使用較薄的平板狀覆層代替粗糙表面，在良導體平板前產生漫反射效果。本 發明給出了這種平板狀覆層的相對折射率分布特征：相對折射率變化梯度沿著一個方向 隨機變化。正是這一特征賦予平板覆層類似粗糙表面的漫反射特性。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

1)、實現用平板狀的覆層代替粗糙表面在良導體平板前產生漫反射效果。該覆層用 現有的新型人工電磁媒質實現，厚度可以做到10mm左右，僅為其他基于隨機電磁參數 分布的人工漫反射覆層厚度的10％左右；

2)、本發明提出的覆層的特征：覆層相對折射率梯度沿一個方向隨機分布，對這種 平板覆層的設計具有一定指導意義；