光子晶体基本特性
日期：2019-05-15 11:25
光子晶体是超材料的一种,它是指介电常数(或折射率)在空间周期性分布而具有光子禁带的特殊材料。在光子禁带中,光子态密度消失,导致电磁波无法传播;而在光子通带内,光子态密度出现振荡,并导致光子晶体中出现透射共振。通过对构成光子晶体的材料组成、有效折射率、晶格参数等进行合理的设隐身材料计,可以人为地制备出具有特定波段光子禁带的光子晶体。在禁带中心处于可见光波段的光子晶体材料中引入刺激响应性材料,可以实现材料的结构色肉眼可辨的变化,而禁带处于红外波段的光子晶体材料则可以实现对红外辐射特性的抑制和改变,将其与响应性材料结合能够得到对外界刺激做出适应性响应的智能材料。
光子晶体的另一个重要特性是光子局域。若光子晶体的周期结构被破坏就会在光子禁带中产生缺陷态,与之频率相对应的光子就被局域在缺陷态中,偏离缺陷态就会被强烈散射,可以通过在光子晶体中引入缺陷,实现相应波段辐射特性的增强。光子晶体能够在禁带内实现对入射电磁波的高反射,可以操纵内部光源的红外发射特性,进而抑制相应波段的红外辐射能量,使红外探测装置探测不到。光子晶体能够改变目标的红外辐射特性,通过合理的设计,使目标的红外辐射特征与背景相近,从而实现红外波段隐身。而变折射率的光子晶体红外隐身材料甚至能够通过模块化设计,动态地将目标的红外辐射特征与所在环境相匹配,能够极大地提高动态隐身效果和实用化的进程。
由于光子晶体的这些独特性质,使其在红外辐射特性的调控、宽频隐身、自适应隐身方面具有普通红外隐身材料难以比拟的优势。下面将从以上几个方面介绍国内外光子晶体红外隐身材料的研究进展。
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