为研究红外低发射率隐身涂层对太赫兹波的反射特性, 制备了红外低发射率隐身涂料, 测试了其可见光效果、 红外热像图及红外发射率等特性参数。 以土黄色红外低发射率涂料为测试样品, 利用透射式太赫兹时域光谱系统获得了样品在太赫兹波段的复折射率。 分析了特征矩阵理论, 并利用特征矩阵理论计算了涂层厚度(0.3~0.5 mm)与入射角度(0°~60°)的变化对入射太赫兹波反射特性的影响。 结果表明, 在相应厚度及入射角度范围内, 太赫兹波在0.8 THz频率下具有多个反射峰值, 最高值可达90%以上, 有利于实现太赫兹波对红外低发射率隐身涂层下金属目标的探测。 此外, 涂层厚度变化对入射太赫兹波反射率具有较大影响, 涂层越厚, 太赫兹波的反射振荡越多, 反射峰值越大。 入射角度对太赫兹波的反射特性具有一定的影响, 但整体影响不大, 有利于太赫兹波实现多角度目标的探测。 最后, 以表面均匀涂覆0.42 mm厚涂料的金属板为测试样品, 实验测量了样品在0.1~1.5 THz频率范围内的反射特性, 并与部分理论计算结果进行对比。 结果表明: 实验测量结果与理论计算结果在数值和趋势上较为吻合, 但也存在一定的偏差。 究其原因, 主要由样品厚度和样品参数误差导致, 但依然可利用特征矩阵理论研究红外低发射率涂层对太赫兹波的反射光谱特性。

阐述了基于菲涅尔公式的透射式太赫兹时域光谱系统提取样品光学常数的方法和原理, 分析了样品厚度误差对THz-TDS测量不确定度的影响, 并建立了相应的不确定度模型。进行太赫兹时域光谱测量实验, 提取硅片在太赫兹波段的折射率, 并计算了误差对提取样品折射率的影响。结果表明, 随着厚度误差的增大, 系统测量偏差也随之增大。对于较厚样品, 相同厚度误差对其测量结果影响较小。样品厚度为994 μm时, 在厚度存在1 μm的测量误差情况下, 系统测量折射率的偏差为0.001 2, 接近模型的仿真值。实验结果验证了厚度误差对测量不确定度模型的有效性, 了解了厚度误差对系统测量结果的影响情况, 对测量过程及结果分析具有一定的指导意义。

太赫兹时域光谱技术可以快速准确地提取材料在太赫兹波段的光学常数。 然而, 其各组成部分在控制精度、 响应误差、 系统噪音以及实验操作、 数据处理等方面的误差, 将影响系统对材料光学常数提取的准确性。 基于透射式太赫兹时域光谱系统的测量原理, 分析了系统延迟线位置偏差对提取材料复折射率准确度的影响, 建立了误差在样品测量过程中的传递模型, 并利用MATLAB仿真了误差对提取样品复折射率影响。 结果表明, 样品折射率和消光系数的不确定度受到了系统延迟线位置偏差的影响, 且系统延迟线位置偏差越大, 样品的复折射率提取的不确定度也就越大。 同时, 相比消光系数, 延迟线位置的偏差对样品折射率的不确定度具有更大的影响。 该模型具有一定的实际意义和理论参考价值, 可分析系统延迟线位置偏差对太赫兹时域光谱系统提取材料光学常数不确定度的影响, 为优化太赫兹时域光谱系统提供理论指导。

采用传输矩阵法和蒸发镀膜工艺,设计并制备了一种中、远红外双波段兼容隐身的光子晶体薄膜。测量了该光子晶体膜层的实际厚度和中、远红外光谱反射率,所得结果与理论设计相吻合。研究结果表明,与红外隐身涂层和常规迷彩布两种传统红外隐身材料相比,光子晶体薄膜在中、远红外双波段抑制红外辐射的能力最强;室外环境辐照对光子晶体薄膜在8~14 μm及3~5 μm波段隐身效果的影响较小。

为获得太赫兹波对碳类烟幕的穿透特性, 采用压片法分别将不同比例混合的石墨粉和KBr、碳黑粉和KBr进行压片, 利用太赫兹时域光谱仪在0.2~1.1 THz频率范围内测试压片样品的太赫兹透射光谱, 进而获得样品在该频率范围内的吸收系数。研究发现: 随着频率的增大, 样品的吸收系数均逐渐增大, 且在同一频率处, 其均随碳类粉末掺杂比例的增加而增大; 与石墨相比, 相同掺杂比例的碳黑样品具有更大的吸收系数。结果表明, 太赫兹波具有较强的穿透石墨烟幕的能力, 但其对碳黑烟幕的穿透能力较弱, 利用碳黑有望进行太赫兹波段烟幕的研制。