摘要
随着红外探测器的广泛应用，红外隐身技术在现代战争中越来越重要。利用光子晶体中禁带的高反射性能获得红外低辐射特性可以达到隐身的目的。然而，光波入射角直接影响光子晶体高反射带位置和宽度，为实现高性能光子晶体红外隐身薄膜，有必要认知不同入射角下光子晶体薄膜的反射性能。为此，本文通过对一维光子晶体广角反射性能的探讨，优化并制备出广角范围内具有红外高反射性能的一维三元光子晶体薄膜。获得的主要结论概括如下： 构建了广角一维二元光子晶体设计模型，性能仿真研究发现：介质材料的折射率、各膜层的光学厚度以及结构周期数是影响其广角反射性能的主要因素；对于等光学厚度一维二元光子晶体，提高材料的折射率比值、或在比值固定时提高折射率，可以获得更宽的广角高反射带；构建异质结构或厚度渐变式结构，可以进一步展宽广角高反射带。 在等光学厚度一维二元光子晶体中插入第三种材料层，仿真研究发现：一维三元光子晶体结构是展宽广角高反射带的另一更有效设计。针对3-5μm和8-14μm大气窗口波段，所设计一维三元光子晶体的广角高反射带宽度分别达到2.25μm和6.08μm；且入射角从0°变化到80°时，两结构在各自波段的反射率均在90%以上。 制备了3-5μm波段内具有广角高反射性能的Ge/ZnS/YbF3一维三元光子晶体薄膜，样品横截面的SEM/EDS分析表明，各层结构与成分分布符合设计要求。样品在3-5μm波段内不同入射角下的反射率分别达到97.93%(0°)、98.18%(30°)、94.93%(60°)和92.29%(80°)，与仿真结果相近；采用积分球附件测得样品在3-5μm波段的广角反射率达96.48%，与角度为[0°,90°)、步长为1°的平均反射率仿真结果吻合良好。 本文对一维光子晶体薄膜进行研究获得了宽带广角高反射性能，为光子晶体在红外隐身领域应用提供了新的思路。
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