姓名：曾福江学号：20121002251 班级：075123课程名称：光子学基础任课老师：王宏光学隐身技术1.1基本资料隐形技术（stealth technology），准确的术语应该是“低可探测技术”，即通过研究利用各种不同的技术手段来改变己方目标的可探测性信息特征，最大程度地降低对方探测系统发现的概率，使己方目标，己方的武器装备不被敌方的探测系统发现和探测到。

隐形技术是传统伪装技术的一种应用和延伸，它的出现，使伪装技术由防御性走向了进攻，有消极被动变成了积极主动，增强部队的生存能力，提高对敌人的威胁力。

雷达和通信设备工作时会发出电磁波，表面会反射电磁波，运转中的发动机和其他发热部件会辐射红外线，以及物体（如飞机）会反射照射向它的雷达波，这样，就使武器装备与它所处的背景形成鲜明对比，容易被敌人发现。

通过多种途径，设法尽可能减弱自身的特征信号，降低对外来电磁波、光波和红外线反射，达到与它所外的背景难以区分，从而把自己隐蔽起来。

这就是“低可探测技术”。

隐形技术涉及到电子学、材料学、声学、光学等许多技术领域，是第二次世界大战后的重大军事技术突破之一。

隐形技术包括：雷达隐形、红外隐形、磁隐形、声隐形和可见光隐形等。

很多武器装备，如飞机、导弹、舰船、坦克、战车、水雷、大炮等，都可以采取隐身措施把自己隐蔽起来。

首先出现的是隐形飞机，通过降低雷达截面和减小自身的红外辐射实现隐形。

作为提高武器系统生存能力和突防能力的有效手段，它受到世界各主要军事国家的高度重视，从20世纪50年代开始发展以来，随着技术的发展，从简单的伪装到现代反声、光、电、磁等探测的隐身技术。

现代隐身技术主要包括反雷达探测、反红外探测、反电子探测、反可见光探测和反声波探测等隐身技术，近年来激光制导武器的快速发展，使得反激光探测技术(即激光隐身技术)也成为了各国竞相研究的对象。

1.2隐身技术实现的原理如图，A是某个物体, c是光线,假如来自四面八方不同角度照射到物体A上的光线，当要接近物体A时都自觉的绕过A后，继续沿着光线c原来的传播方向继续前进。

那么这时物体A将成为隐身，人们就看不到物体A了。

假如我们以后找到某种办法,迫使自己周围的光线百分之百的绕道后继续沿着光线自己原来的传播途径继续前行，那么我们自己就在光学上隐身了。

1.3光学隐身与反隐身技术的新动向隐形技术的出现促使战场军事装备向隐形化方向发展。

由于各种新型探测系统和精确制导武器的相继问世，隐形兵器的重要性与日俱增。

以美国为首的各军事强国都在积极研究隐形技术，取得了突破性进展，相继研制出隐形轰炸机、隐形战斗机、隐形巡航导弹、隐形舰船和隐形装甲车等，有的已投入战场使用，在战争中显示出巨大威力。

同时，反隐形技术也在深入发展，并不断取得新成就。

隐形材料一直没有被发现过，直到沙拉耶夫用人造原子、中继原子等工程学方法制造出超材料。

这种超材料具有在三维空间整齐布阵的微小粒子，而且它们的尺寸达到了纳米级，在扫描探针显微镜观察下呈现出有序的微观结构：“当微观结构的尺寸与光波的波长相当时，就能够表现出某些光学和电磁学上的特异性。

而我的材料结构比光波波长还小。

事实上，普通的材料无论如何看似光滑，对于微粒子来说都好像雨点打在鸟巢体育场那样大的粗糙核桃壳上一样，总是会向各个角度产生反射。

只有把结构做到比光子还要小，才有可能做出足以让光线如同激流经过鹅卵石一般的流线体。

沙拉耶夫正是这样完成了他的隐身衣的材料。

随后，他依靠一排从中心点开始像一个圆形的梳子沿轮辐方向向外辐射的微型针，将光的折射和扭曲减少到几乎为零，使得围绕着隐身衣的光线发生弯曲，致使人们看不见斗篷。

2008年10月，沙拉耶夫在美国《科学》杂志上把隐身衣的秘密公诸于世，同时向人们宣布：“只有超材料才能织就隐身衣”。

然而他志得意满之际似乎忽略了一个事实：当隐身衣把他遮得严严实实的时候，他也成为一只被缝在布袋里的小白鼠。

别人看不见他，而他也什么都看不见。

除非他挖两个洞露出眼睛，但是两颗悬在空中眨巴眨巴的大眼睛也足够把观众们惊倒了。

现在，必须再给隐身衣设计一副配套的墨镜，才能做到完全隐身。

如果说，让人看不到墨镜的里面就好比隐形技术；那么，让戴墨镜的人能清楚地看到外面则可以称为反隐形技术。

沙拉耶夫所没有解决的反隐形技术其实早已开始被其他科学家关注。

2007年11月，上海交大的陈焕阳博士在美国《应用物理快报》上公布了他对抗隐形技术的研究结构。

他和同事们设计出一种光学属性与那些隐形斗篷完美匹配的材料：“用术语来说，就是一种各向异性负折射率材料，它的阻抗与隐形斗篷的正折射率相匹配”。

事实上，它的原理有点像是给手枪装上消音器：用相同频率的声波的波峰来填补所发出的声音的波谷，最终完全抵消空气振动。

其实，沙拉耶夫只要将这样的反隐形材料贴在隐身衣上，就可以让一些光线按照指定的路径渗透进来，从而部分抵消隐身衣的效应。

2.1激光隐身技术激光作为一种主动探测信号有许多优点，它具有亮度高、方向性好、单色、性好、相干性好等优点。

作为雷达使用时，与普通微波雷达相比，它又具有分辨力高、抗干扰能力强、隐蔽性好、体积小、质量轻等优势。

因此，近年来随着激光技术的发展，激光测距机、激光制导武器、激光雷达等已研制成功并装备部队。

激光制导导弹或炸弹的投掷精度、应战能力达到了惊人的地步，以致可做到被发现就会被击中，被击中就会被摧毁，严重地威胁地面武器的生存，因此，现代战场上地面武器的激光隐身是必不可少的。

激光隐身的原理主要是基于激光测距机的测距方程。

由脉冲激光测距机的测距方程可知，对于漫反射大目标，激光测距机的最大测程与目标反射率的二分之一次方成正比；对于漫反射小目标，激光测距机的最大测程与目标反射率的四分之一次方成正比。

因此，要实现激光隐身，消弱激光测距机的测距能力缩短其最大测程，必须降低目标对激光的反射率。

当前，利用激光隐身除了要对抗各种军用激光测距机以外，最主要的是要对抗激光制导武器，主要是半主动激光制导武器，包括激光半主动制导导弹、激光半主动制导炸弹和激光半主动制导炮弹等，目标实施激光隐身以后可使目标指示器照射到目标上的激光产生弱的回波，不能被弹上的激光接收器所接收，从而不能实现对目标的攻击。

除了激光半主动制导武器以外，激光隐身还要对抗的就是激光成像雷达，这时激光隐身的目的将是使目标的激光反射特性与背景一致，但目前还未考虑这种情况。

通常使用的激光隐身技术手段主要有两种：隐身外形技术和隐身材料技术。

其中隐身外形技术主要是设计和改变目标的几何外形，使目标的激光散射截面尽量减小；隐身材料技术则主要是设计和采用对激光低反射率的材料。

而在诸多的隐身材料中，涂料隐身以其施工方便、成本低廉、性能优越等特点而一直是隐身技术的研究重点。

2.2激光隐身涂料目前，常用激光探测器的探测频率主要集中在1.06μm和10.6μm两个频段。

在此频段激光隐身涂料具有高的摩尔吸收率，其化学稳定性、热稳定性和力学性能等综合性能优良，所以其应用范围很广。

然而，值得注意的是，对某种探测、制导手段具有单一隐身作用的材料，也可能对另一探测、制导手段毫无作用，甚至反而具有“显形”作用。

激光隐身涂料应用还必须要考虑的一点是和其他隐身技术兼容的问题，如激光隐身涂料与可见光、红外以及雷达波隐身技术的兼容问题，需要通过复合技术将不同波段的吸波剂及低红外发射材料有效耦合在一起，将其做成涂料等，以实现对多种探测手段的复合隐身。

3.1等离子体隐身技术实验证明，用等离子气体层包围诸如飞机、舰船、卫星等的表面，当雷达波碰到这层特殊气体时，由于等离子体层对雷达波有特殊的吸收和折射特性，使反射回雷达接收机的能量很少。

例如，应用等离体技术可使一个13cm长的微波反射器的雷达平均截面在4～14GHz频率范围内平均减小20dB，即雷达获取的回波能量减少到原来的1％。

美国休斯实验室已进行了这方面的实验。

3.1.1等离子体隐身的机理和特点等离子体隐身技术的原理是利用电磁波与等离子体互相作用的特性来实现的，其中等离子体频率起着重要的作用。

等离子体频率指等离子体电子的集体振荡频率，频率的大小代表等离子体对电中性破坏反应的快慢，它是等离子体的重要特征。

若等离子体频率大于入射电磁波频率，则电磁波不会进入等离子体．此时，等离子体反射电磁波，外来电磁波仅进入均匀等离子体约2mm，其能量的86％就被反射掉了。

但是当等离子体频率小于入射电磁波频率时，电磁波不会被等离于体截止，能够进入等离子体并在其中传播，在传播过程中。

部分能量传给等离子体中的带电粒子，被带电粒子吸收，而自身能量逐渐衰减。

等离子体之内电子密度越大。

振荡频率越高，和离子、中性粒子碰撞的频率就高，对雷达波的吸收就越大。

同时雷达波在等离子体中传播时，由于在等离子体中有大量的中性分子或原子，所以还存在着介电损耗。

等离子体介质在雷达波交变电场的作用下产生极化现象，在极化过程中，电荷来回反复越过势垒，消耗电场的能量，表现为电导损耗，松弛极化损耗，和谐振损耗等。

另外，由等离子体发生器喷射到飞机外围空间的等离子体是非均衡等离子体，处于非热动力平衡状态，经过一定时间离子间的碰撞才达到趋向密度均匀和温度均匀的热力学平衡状态。

3.1.2等离子体隐身的优点(1)吸波频带宽、吸收率高、隐身效果好。

使用简便、使用时间长、价格极其便宜。

(2)由于等离子体是宏观呈电中性的优良导体，极易用电磁的办法加以控制，只要控制得当，还可以扰乱敌方雷达波的编码，使敌方雷达系统测出错误的飞行器位置和速度数据以实现隐身。

(3）无需改变飞机等装备气动外形设计，由于没有吸波材料和涂层，维护费用大大降低。

(4)俄罗斯的实验证明，利用等离子体隐身技术不但不会影响飞行器的飞行性能，还可以减少30％以上的飞行阻力。

3.1.3等离子体隐身存在的难点虽然等离子体隐身具有很大优越性，但也存在以下难点。

(1)等离子体对雷达波的吸收能力在不同条件下相差非常大，与多方面的因素有关。

如等离子体的密度、碰撞频率、厚度等。

入射电磁波频率，电磁波入射角和极化方向等，如何在应用中文实现最佳参数并随外界条件进行调节有一定难度。

(2)飞行速度对等离子体的影响。

(3）等离子体是一项十分复杂的系统工程，涉及到大气等离子体技术、电磁理论与工程、空气功力学、机械与电气工程等学科，具有很强的学科交叉性。

3.1.4等离子体隐身的研究与进展从20世纪60年代开始美国和前苏联等军事强国就着手研究等离子体吸收电磁波的性能。

前苏联最早开始进行等离子体实验的重点是等离子体在高空超音速飞机上的潜在应用：90年代初，美国体斯顿实验室进行的一项为期两年、投资65万美元的实验表明，应用等离子本技术可使一个13cm长的微波反射器的雷达截面在 4～l4GHZ频率范围内平均降低20dB，即雷达获取回波的信号强度减少到原来的1％，l997年美海军委托田纳西大学等机构发展等离子体隐身天线，其机理是：将等离子体放电管作为无线元件，当放电管通电时就成为导体，能发射和接收无线电信号，当断电时便成为绝缘体，基本不反射雷达发出的探测信号。