基于共形金属光栅的曲面光学窗电磁屏蔽技术

研究目的:研究一种曲面光学窗高性能电磁屏蔽新技术,该技术基于曲面光学窗加载共形金属光栅微细结构矢量衍射新机理,使曲面光学窗既可实现高清晰成像又可实现高性能宽频段电磁屏蔽的双工特性。建立了含微细结构曲面电大尺寸电磁散射模型,精确分析了曲面金属光栅电磁散射特性。
基本原理:曲面光学窗电磁屏蔽技术基于透明导电金属光栅微细结构亚波长矢量衍射理论。金属光栅加载的曲面光学窗电磁散射模型基于等效薄膜原理和矢量衍射原理,利用金属光栅传输特性计算出其等效薄膜参数矩阵,利用电磁场的切向分量推导出光学窗表面的等效面电流和面磁流分布,然后耦合格林函数进行矢量曲面口径积分,即可得到散射场分布,从而求得曲面光栅对干扰电磁波的屏蔽性能。从机理上,金属光栅微细结构比干扰电磁波长小得多,据亚波长矢量衍射理论推知零级后向衍射发挥主导作用,反射掉了绝大部分的干扰电磁波能量,避免其进入光学窗内部形成强烈的腔体散射,保证光学窗内精密光电仪器设备正常工作。同时由于金属光栅微观尺寸比光学成像波长大得多,对零级点扩散函数和调制传递函数影响甚微,所以又可以保证高透射清晰成像。

 

 科学意义及应用价值:建立曲面含微细结构电大尺寸电磁散射模型,精确分析了曲面金属光栅衍射特性。该电磁矢量算法可进一步研究复杂面型频率选择表面、共形天线和三维光子晶体的散射特性。该技术为曲面光学窗电磁屏蔽提供一种有效的技术途径,可广泛应用于医疗诊断设备、通讯设备和航空航天装备等领域。曲面共形金属光栅光学窗屏蔽效率高达20dB以上。
    该技术已申请中国发明专利。