一种激发表面等离子体激元的结构、方法和电磁波探测隐身装置、方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种激发表面等离子体激元的结构、方法和电磁波探测隐身装置、方法，该激发表面等离子体激元的结构和方法通过在金属表面布置若干周期间距排列的等离子体管，形成类似金属光栅的等离子体光栅结构，当等离子体管内形成等离子体，并且形成的等离子体使得入射电磁波满足波矢匹配的要求后，入射电磁波可以在金属表面激发形成表面等离子体激元，相比于现有的金属光栅激发表面等离子体激元的方案，利用等离子体管形成等离子体光栅可以使入射电磁波的频率在下降至微波波段时仍能够激发形成表面等离子体激元，从而可以实现微波频段下的雷达探测隐身。段下的雷达探测隐身。段下的雷达探测隐身。

【技术实现步骤摘要】
一种激发表面等离子体激元的结构、方法和电磁波探测隐身装置、方法


[0001]本专利技术涉及表面等离子体激元
，具体涉及一种激发表面等离子体激元的结构、方法和电磁波探测隐身装置、方法。

技术介绍

[0002]表面等离子体激元(Surface Plasmon Polaritons，简称SPP)是指在金属与介质界面上，自由电子与光子形成的高度约束的激发态倏逝波，沿SPP特性材料与介质的分界面传播，由于材料中自由电子振荡的天然损耗和结构带来的耗损，SPP传播过程中会沿传播方向(纵向)衰减，光频段一般能传几十上百微米，且电磁场在界面的垂直方向(横向)呈指数衰减。
[0003]表面等离子体激元的激发形式分为光子激发和自由电子激发。光子激发是指激励源中的电磁波与材料中的自由电子相互作用，激发形成的表面电磁振荡，主要应用于传感器、显微成像、微纳加工、太阳能电池等领域。自由电子激发是指激励电子束的投射场与材料中的自由电子相互作用，激发形成的表面电磁振荡，主要应用于材料内部电子振荡特性研究和高功率辐射源器件。
[0004]此外，SPP也可用于光学红外隐身领域。但由于低频段(太赫兹波段和微波波段)电磁波的频率显著低于金属的等离子频率和渐进频率，金属表现为理想电导体，在低频段难以激发SPP。为此现有技术中提出了在金属表面刻蚀周期性的孔洞和凹槽，形成耦合的表面结构，从而降低了金属表面的等效等离子体频率和渐进频率，在太赫兹波段实现了SPP的激发。但是雷达一般采用微波进行探测，现有的SPP仍然难以应用至雷达隐身领域。
>[0005]凭借质量轻、可调控和不影响气动性能等优点，等离子体隐身技术从材料隐身、外形隐身等隐身技术中脱颖而出。气体放电等离子体内部由大量独立存在的自由电子、带正电的离子以及不带电的中性粒子组成。利用等离子体的特殊电磁特性可以引起对不同频段电磁波的传播产生折射、吸收和反射。如今这项技术被应用于微波波段的雷达隐身领域。但目前业界并未对等离子体阵列结构激发SPP现象进行研究，基于SPP的等离子体隐身技术在国内外尚处于空白。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服
技术介绍
中存在的上述缺陷或问题，提供一种激发表面等离子体激元的结构、方法和电磁波探测隐身装置、方法，该电磁波探测隐身装置可在微波频段下在金属表面激发表面等离子体激元，从而实现微波频段下的雷达探测隐身。
[0007]为达成上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]技术方案一：一种激发表面等离子体激元的结构，沿金属表面布置若干周期间距排列的等离子体管。
[0009]该技术方案一中，通过在金属表面布置若干以周期间距排列的等离子体管，形成
类似金属光栅的等离子体光栅结构，当等离子体管内形成等离子体，并且形成的等离子体使得入射电磁波满足波矢匹配的要求后，入射电磁波可以在金属表面激发形成表面等离子体激元，相比于现有的金属光栅激发表面等离子体激元的方案，利用等离子体管形成等离子体光栅可以使入射电磁波的频率在下降至微波波段时仍能够激发形成表面等离子体激元，从而可以实现微波频段下的雷达探测隐身。
[0010]基于技术方案一的技术方案二：还包括控制模块；所述控制模块与各所述等离子体管通信连接以控制各所述等离子体管的开关和工作功率。
[0011]该技术方案二中，利用控制模块控制等离子体管的开关和工作功率，进而控制等离子体管内形成的等离子体的振荡频率，使得等离子体的振荡频率满足波矢匹配的要求，保证能够在金属表面形成表面等离子体激元。
[0012]基于技术方案二的技术方案三：还包括供电模块；所述供电模块与各所述等离子体管和控制模块电连接。
[0013]该技术方案三中，设置供电模块，从而为等离子体管和控制模块提供电能。
[0014]此外，本专利技术还提供技术方案四：一种激发表面等离子体激元的方法，朝向如技术方案一至三任一项所述的激发表面等离子体激元的结构中的金属表面发射电磁波，并使所述等离子体管内形成等离子体；所述等离子体的振荡频率ω
p
与所述电磁波的角频率ω满足
[0015]该技术方案四中，通过朝向如技术方案一至三任一项所述的激发表面等离子体激元的结构中设置有等离子体管的金属表面发射电磁波，使得金属表面得以形成表面等离子体激元，其中等离子体管内的等离子体的振荡频率与电磁波的角频率应满足一定关系，以保证在电磁波激发下得以形成表面等离子体激元；同时，该激发方法中由于采用了等离子体管组成等离子体光栅，相比于现有的金属光栅激发表面等离子体激元的方案，利用等离子体管形成等离子体光栅可以使入射电磁波的频率在下降至微波波段时仍能够激发形成表面等离子体激元，从而可以实现微波频段下的雷达探测隐身。
[0016]基于技术方案四的技术方案五：一种电磁波探测隐身装置，其用于削弱金属表面在电磁波探测下的回波强度，其包括若干等离子体管和控制模块；各所述等离子体管沿所述金属表面等间距排列布置；所述控制模块与所述等离子体管通信连接，并适于根据所述电磁波的角频率确定各所述等离子体管内形成的等离子体所需的振荡频率，并据此控制各所述等离子体管的开关和工作功率。
[0017]该技术方案五中，通过在金属表面布置若干等间距排列的等离子体管，形成类似金属光栅的等离子体光栅结构，当等离子体管内形成等离子体，并且形成的等离子体满足波矢匹配的要求后，入射电磁波可以在金属表面激发形成表面等离子体激元，相比于现有的金属光栅激发表面等离子体激元的方案，利用等离子体管形成等离子体光栅可以使入射电磁波的频率在下降至微波波段时仍能够激发形成表面等离子体激元，从而可以实现微波频段下的雷达探测隐身；通过控制模块使等离子体管内激发的等离子体的振荡频率满足形成表面等离子体激元的要求；在形成表面等离子体激元后，入射电磁波的能量会以表面等离子体激元的形式传播并消耗，从而削弱金属表面在电磁波探测下的回波强度。
[0018]基于技术方案五的技术方案六：朝向所述金属表面的电磁波为微波。
[0019]该技术方案六中，限定朝向金属表面的电磁波的波段为微波波段，由于采用等离
子体管形成等离子体光栅，因此在电磁波的频率处于微波波段时仍能够在金属表面形成等离子体激元。
[0020]基于技术方案五的技术方案七：还包括供电模块；所述供电模块与各所述等离子体管和控制模块电连接。
[0021]该技术方案七中，设置供电模块，从而为等离子体管和控制模块提供电能。
[0022]基于技术方案五的技术方案八：所述等离子体管采用低气压辉光放电形式产生等离子体。
[0023]该技术方案八中，等离子体管采用低气压辉光放电的形式产生等离子体，等离子体的激发形成便于控制，形成的等离子体的性质稳定。
[0024]此外，本专利技术还提供技术方案九：一种电磁波探测隐身方法，其用于削弱金属表面在电磁波探测下的回波强度，其利用如技术方案五至七任一项所述的一种电磁波探测隐身装置，根据朝向所述金属表面的电磁波的角频率确定各所述等离子体管内形成的等本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激发表面等离子体激元的结构，其特征是，沿金属表面布置若干以周期间距排列的等离子体管。2.如权利要求1所述的一种激发表面等离子体激元的结构，其特征是，还包括控制模块；所述控制模块与各所述等离子体管通信连接以控制各所述等离子体管的开关和工作功率。3.如权利要求2所述的一种激发表面等离子体激元的结构，其特征是，还包括供电模块；所述供电模块与各所述等离子体管和控制模块电连接。4.一种激发表面等离子体激元的方法，其特征是，朝向如权利要求1至3任一项所述的激发表面等离子体激元的结构中的金属表面发射电磁波，并使所述等离子体管内形成等离子体；所述等离子体的振荡频率ω
p
与所述电磁波的角频率ω满足5.一种电磁波探测隐身装置，其用于削弱金属表面在电磁波探测下的回波强度，其特征是，包括若干等离子体管和控制模块；各所述等离子体管沿所述金属表面以周期间距排列布置；所述控制模块与所述等离子体管通信连接，并适于根据所述电磁波的角频率确定各所述等离子体管内需要激发的等离子体的振荡频率，并据此控制各所述等离子体管的工作功率。6.如权利要求5所述的一种电磁波探测隐身装置，其特征是，朝向所述金属表面的电磁波为微波。7.如权利要求5所述的一种电磁波探测隐身装置，其特征是，还...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘汝兵，邱典庆，彭俊，刘震，林麒，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：