国防科技大学?光学工程学科专刊：光学微纳结构红外隐身技术研究进展（特邀）_技术资讯_资讯信息

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编者按

2023年，国防科技大学迎来了办学70周年。为推动创新驱动发展战略，全面展现国防科技大学光学工程学科建设发展的重要成果，中国光学工程学会会刊《红外与激光工程》在芙蓉迎夏的6月与国防科技大学联合出版“国防科技大学?光学工程学科专刊”，并特邀国防科技大学理学院的杨俊波教授为专刊撰写“光学微纳结构红外隐身技术研究进展” 综述文章，文中回顾了近年来基于光学微纳结构的红外隐身技术新特点，梳理了该技术存在不足以及面临的困难，并对未来研究方向与趋势进行了展望。

撰稿人：杨俊波，姜鑫鹏

论文题目：光学微纳结构红外隐身技术研究进展（特邀）

作者：姜鑫鹏, 杜特, 马汉斯, 张兆健, 何新, 张振福, 陈欢, 于洋, 黄沙, 杨俊波

完成单位：国防科技大学理学院

导读

红外隐身技术是避免红外探测器探测到多种红外特征信号的有效技术。随着传感器和探测器的发展，人们对事物的感知手段发生了深刻性变革。特别是红外探测器的发展，使得人们可以无需触摸的感知热目标，甚至像猫头鹰一样在夜间“看”世界。现如今，红外探测手段已从原有中红外探测窗口(3~5 μm，8~14 μm)的辐射探测向着多窗口红外辐射探测和红外激光融合探测的方向发展。传统的红外隐身技术面临着多途径目标探测、多光谱波段兼容、复杂变化环境等严峻挑战。

光学微纳结构可以通过丰富多样的手段实现对光传输行为有效操控，例如多层光学薄膜结构的干涉、亚波长金属结构的表面等离激元以及可调材料的灵活调控等。因此，它可以针对红外辐射特性进行材料和结构的精细化设计，从而满足红外隐身技术的光谱需求。现如今，得益于以机器学习为代表的智能化算法加持，光学微纳结构能够以基本光学特性（原理）为基础，以特定应用目标为牵引，对整个红外光谱进行点对点的结构设计，高效优化隐身材料的红外光谱选择性，从而逐一破解红外隐身技术在现代战争中面临的诸多难题。

研究背景

红外隐身技术旨在有效控制武器装备的红外特征信号，缩小敌方红外探测系统的作用距离，提高自身的生存能力，突防能力及作战效能。随着光学微纳结构的深入研究，红外隐身技术表现出如下的新特点：为应对红外大气透明窗口波段的热辐射探测，红外隐身技术正在向多红外窗口波段低辐射率的特性发展；在多窗口红外隐身的基础上，要求与红外激光、可见光、雷达等多光谱隐身的平衡和综合设计；兼具热管理、红外感知（传感）、辐射调控等多功能的新型红外隐身技术；融合相变材料、石墨烯二维材料、钒的氧化物等新材料的自适应红外隐身技术。基于光学微纳结构的光谱精细化设计赋予了红外隐身技术更多新的可能，为红外隐身的性能优化、功能兼容、动态响应等提供了新的解决方案。

主要内容

聚焦多光谱兼容、多功能集成以及复杂变化环境等红外隐身技术应用需求，本文从光学微纳结构基本原理出发，综述了近十年光学微纳结构在多光谱红外隐身技术、多功能红外隐身技术、自适应红外隐身技术三个方面的研究进展。

多光谱红外隐身技术主要解决多途径红外探测及多波段光谱探测背景下的隐身问题。随着探测技术的多样化发展，已从原有中红外探测窗口(3~5 μm，8~14 μm)的辐射探测向着多窗口红外辐射探测和红外激光融合探测的方向发展。而在多波段兼容的背景下，则隐身技术考虑可见、红外、微波等多个光谱区域，进而避免在某一光谱范围内的“短板效应”。从红外带内兼容和多光谱波段兼容两个方面出发，给出了适应不同问题的理想光谱曲线，从而提供了解决红外激光/辐射探测融合隐身问题和多波段兼容隐身问题的可行性方案。

图1 多光谱红外隐身技术理想光谱模型

红外大气窗口波段作为现代战争遥感探测、情报获取的新战场，在红外显示、热辐射管理、光谱探测等方面同样具有诸多应用价值。随着光学微纳结构的引入，使得红外隐身技术有望与辐射热管理、红外加密显示、红外感知等功能实现集成，进而设计红外隐身与热管理、红外隐身与信息加密的一体化集成功能平台。

为了能够面对纷繁复杂的战场环境，使得军事目标的红外信息融于背景之中，从而让红外探测器难以察觉目标，自适应红外隐身技术应运而生。近年来，围绕着不同的可调材料，国内外学者提出了许多新颖的光学微纳结构，从不同架构进行红外光谱的多级调制，进而为实现自适应红外隐身技术提供借鉴和参考。

图2 基于不同可调材料的自适应红外隐身光学微纳结构架构

研究前景与展望

目前，将光学微纳结构应用于红外隐身技术，使得红外隐身技术从原有的单光谱单要素向着多光谱多要素发生转变。对于光学微纳结构在不同波段耦合和解耦的理论和方法，亟需进一步系统性地研究和设计，从而为红外该隐身技术提供理论指导和技术支撑。此外，在红外隐身微纳结构制备方面的研究，将使得其从基础研究向实际应用转型。为了应对不断发展的现代红外探测技术，未来的红外隐身技术可能聚焦于具备高性能的红外隐身技术、兼容多种功能的红外隐身技术、具备感知能力的自适应红外隐身系统。

作者简介

通讯作者：

杨俊波，教授，博士，国防科技大学理学院研究员，博士生导师，中国宇航学会光电技术专业委员会常务委员，湖南省光学学会理事，国防科技大学物理学科和量子信息学科建设组专家。长期从事光信息处理、微纳光电子与芯片设计、表面等离子激元与超材料等领域的研究，主持国家重点研发计划课题、国家自然科学基金项目等20余项，发表学术论文170余篇，授权国家发明专利20余项，研究成果相继入选中国光学重要成果、进入ESI前1‰。

第一作者：

姜鑫鹏，国防科技大学理学院物理学博士研究生，主要从事超材料吸收体及红外辐射调控方面的研究。

文章信息

姜鑫鹏, 杜特, 马汉斯, 张兆健, 何新, 张振福, 陈欢, 于洋, 黄沙, 杨俊波. 光学微纳结构红外隐身技术研究进展（特邀）[J]. 红外与激光工程. doi: 10.3788/IRLA20230197

全文链接：http://irla.cn/cn/article/doi/10.3788/IRLA20230197（阅读原文）

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文章转载自微信公众号：光电e+

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