[發明專利]一種高效寬頻帶的太赫茲波隱身裝置

在審

• 申請號: 202010030352.7
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111123417A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 吳曉君;楊培棣;洪天舒
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G02B5/00
• 分類號: G02B5/00;G01N21/3586
• 代理公司: 北京航智知識產權代理事務所(普通合伙) 11668
• 代理人: 陳磊;張楨

本發明公開了一種高效寬頻帶的太赫茲波隱身裝置，包括太赫茲波產生單元、高阻硅尖錐樣品以及太赫茲波測試單元，所述太赫茲波產生單元用于產生任意偏振態的太赫茲波，所述高阻硅尖錐樣品包括陣列排布的多個高阻硅微尖錐，所述太赫茲波測試單元包括旋轉電機、太赫茲時域光譜儀以及太赫茲波收集臂，所述旋轉電機用于控制太赫茲時域光譜儀，以任意旋轉高阻硅尖錐樣品的方位角和任意改變太赫茲波收集臂的角度。本發明能夠實現寬頻帶且高效率的對太赫茲波的吸收；可以適用于任意角度的太赫茲波入射；可以適用于任意偏振的太赫茲入射波，對入射太赫茲波的偏振無選擇性，可以實現任意角度的太赫茲波反射收集。

技術領域

本發明屬于太赫茲與雷達隱身領域，特別設計一種易實現、廉價、超寬帶、無偏振依賴、高吸收效率、穩定可靠的太赫茲波隱身裝置。

背景技術

隱身技術是指在特定檢測環境中，可以通過控制目標的各種特征信號來降低目標的可檢測性，并使其難以發現、跟蹤、識別和被攻擊。在實際戰斗中，隱身技術可以有效地提高生存能力和穿透能力以及武器戰斗力。目前，大多數關于隱身技術的研究主要集中在GHz頻段上。太赫茲波一般是指輻射頻段在0.1-10THz之間的電磁輻射。太赫茲波不僅兼具微波和紅外波的優勢，還具有十分獨特的頻段優勢。近年來，太赫茲技術在航空航天、通信雷達、安檢成像、生物醫學、天文等眾多領域都取得了重大突破，可與多個學科進行廣泛而深入的融合，成為了研究熱點。

太赫茲波隱身材料是一類在太赫茲電磁波頻段具備低反射、高吸收率的吸波材料?，F階段應用的新型太赫茲波探測雷達能夠適應十分復雜的戰場環境，實現了對現有隱身技術的新突破。目前大多數的隱身武器是為了GHz波雷達而設計的，能夠降低GHz波雷達散射截面的面積，實現對GHz頻段電磁波的吸收。

太赫茲波的波長比GHz波的波長短，因此太赫茲波對隱身材料和結構提出了更高的要求?，F有的太赫茲波隱身材料從原理上可以劃分為兩類：第一類是微納米結構的超材料，通過微納米結構的設計，以結構吸收為主；第二類是碳基吸波材料，利用特殊材料對太赫茲波的吸收性能，以材料本身的吸收為主。

第一類所涉及的超材料是共振型吸波材料，利用亞波長的周期陣列對電導率和磁導率進行調控，進而可以在特定的頻率上產生很強的吸收。一般來說，超材料是由三層結構組成的，第一層是周期型的金屬陣列結構，通過結構的設計和具體幾何參數的設定使其滿足介電匹配條件，用于衰減太赫茲波的表面反射。第二層結構是具有高折射率的介電層，太赫茲通過介電層發生有效衰減。第三層是金屬板，實現全反射，隔絕太赫茲波的透射信號。但是，超材料作為太赫茲隱身材料的局限性在于它只能在某個特定的頻率點獲得較強的吸收。因此，如何實現高寬帶的太赫茲吸收還面臨著巨大的挑戰。與此同時，該類超材料還會受到太赫茲波入射角、偏振方向等因素的影響。

第二類碳基材料的結構穩定、制備工藝簡單，也是一類十分重要的太赫茲隱身材料。但現階段碳基材料對太赫茲波的吸收率還很低，主要是由兩方面的因素造成:首先，碳基復合材料表面的分散性較差，很難形成有效的太赫茲隱身網格結構；其次，太赫茲波在材料的界面處產生了很強的反射。這兩方面的因素嚴重折損了對太赫茲波的隱身性能。因此，如何通過設計調整碳基材料的結構來實現太赫茲波的低反射和高吸收性能仍然是一個重大的挑戰。

發明內容

目前還沒有高阻硅微尖錐材料在太赫茲隱身材料的應用方面的研究，而本發明通過研究發現，當太赫茲波射入硅微尖錐結構中，硅微尖錐結構可以實現對太赫茲波很強的結構吸收以及實現結構誘導的異常散射的功能，將入射太赫茲波散射到其它角度，實現隱身。

本發明提供了一種高效寬頻帶的太赫茲波隱身裝置，包括太赫茲波產生單元、高阻硅尖錐樣品以及太赫茲波測試單元，

所述太赫茲波產生單元用于產生任意偏振態的太赫茲波；

所述高阻硅尖錐樣品包括陣列排布的多個高阻硅微尖錐，用以對以任意角度入射的太赫茲波實現高吸收低反射；