基于强场激光诱导微结构实现红外材料雷达隐身的研究

We focus on the interaction between femtosecond laser and transparant materials, espacially glass materials and heavy metal ions doped inside glass. As its nonlinear effects, the femtosecond laser would reduce metal atoms from inside glass, as well as generate microstructures in the deep surface of glass. These metal atoms would grow up in an annealing process, which would be the seeds for metal growing in the microstructres. These metal meshes embedded in the deep surface of glass will shield electromagnetic waves from the outside of the glass.

针对当前尖端国防武器的红外光窗隐身的技术瓶颈问题，创新性地发展一种新的通过强场飞秒激光在红外玻璃深表面“直写”制作具有抗电磁干扰/雷达隐身功能的导电金属网栅技术利用飞秒激光与透明材料相互作用的一些独特性质（如超强、超快、空间可操控性等），在红外玻璃深表面实现“嵌入式”金属网栅。具体来说，利用强场超快激光的多光子吸收效应和独特三维加工特性，在红外玻璃深表面实现周期性频率选择表面微结构，同时将红外玻璃中掺杂的金属离子还原成金属纳米颗粒；再利用热动力学原理对红外玻璃进行热处理，使得金属纳米颗粒生长至微米量级；这些微米量级的金属粒子作为金属定向生长的“种子”引导金属进行定向生长。

本项目针对当前尖端国防武器的红外光窗隐身的技术瓶颈问题，创新性地发展了一种新的通过强场飞秒激光在红外玻璃深表面“直写”制作具有抗电磁干扰/雷达隐身功能的导电金属网栅技术利用飞秒激光与透明材料相互作用的一些独特性质（如超强、超快、空间可操控性等），在红外玻璃深表面实现“嵌入式”金属网栅。具体来说，利用强场超快激光的多光子吸收效应和独特三维加工特性，在红外玻璃深表面实现了周期性频率选择表面微结构，同时将红外玻璃中掺杂的金属离子还原成金属纳米颗粒；再利用热动力学原理对红外玻璃进行热处理，使得金属纳米颗粒生长至微米量级；这些微米量级的金属粒子作为金属定向生长的“种子”引导金属进行定向生长；实现了红外光窗深表面“嵌入式”隐身网栅，解决了当前技术应用于下一代重要武器系统存在的网栅牢固度、耐磨性等卡脖子技术瓶颈，在新一代重要武器系统的光窗隐身方面有着潜在应用。