1．2 光子晶体红外/激光主被动兼容隐身技术原理

红外隐身是对目标红外特征进行适当控制（增强或抑制）使其与背景的对比度降至探测器无法识别的程度。具体操作时可以采用改变红外辐射的波段的方法，使飞机、导弹等目标的红外辐射波段处于红外探测器的响应波段范围之外，或者使目标的红外辐射避开大气窗口而在大气层中被吸收或散射掉，从而将原来容易被红外探测器探测到的能量转变成不容易被其探测到的能量，达到隐身目标的目的。在中、远红外波段，探测器主要靠接收目标自身辐射的能量来发现和识别目标。大多数军事目标都是有热源的，其温度通常大于环境温度，因而其辐射亮度也大于环境值，从而造成较大的对比度，因此隐身材料应具有低发射率（或者说高反射率），以降低目标表面的辐射出射度，降低其与背景的辐射差别。而激光隐身技术是指降低目标的激光回波信号，而使敌方的探测和制导系统难以发现、识别目标的技术。激光隐身材料最本质的要求是在激光工作波长范围内的低反射率。因此，要实现远红外与激光的兼容隐身，就要求材料在远红外波段同时具有低发射率和低反射率的性质，而这本身就是一对矛盾，常规材料很难做到，而光子晶体的出现，恰恰解决了这一矛盾。利用光子晶体的带隙特性，可采用掺杂光子晶体来实现远红外与激光的兼容隐身。

1．3 一维光子晶体的带隙和局限特性

光子晶体具有光子禁带和光子局域特性。当入射光的频率落在禁带内时，光会因干涉，无法在其中传播。特别地，对于具有完全带隙结构的光子晶体，所有方向的入射都会被全反射。此外，当在光子晶体的周期性或者对称性结构中引入缺陷，使得周期性或者对称性被破坏时，在其光子带隙中就会出现频率极窄的缺陷态。与缺陷态频率一致的光子就会被禁锢在缺陷附近，一旦离开缺陷位置，光就会大幅度衰减。利用光子晶体材料的带隙特性可以实现多波段兼容隐身，其中最重要的是远红外与激光兼容隐身。远红外与激光兼容隐身是目前世界上尚未得到很好解决的难题，而利用光子晶体的特性，就有望解决这一问题。通过对光子晶体结构和材料的合理设计，可以有效地控制其在不同波段的反射率，使它符合目标隐身的需求。考虑到目前激光探测系统的工作波长比较单一，且线宽很窄，针对军事上应用比较广泛的1.06  YAG激光器和10.6  CO2 激光器，可采用“光谱挖孔”方案来实现远红外与激光的兼容隐身。文献综述

1．4 本文主要研究内容

本文将利用传输矩阵的方法来讨论研究两种单负材料组成的一维周期性光子晶体的透射谱。通过数学建模的方法，来观察单负材料光子晶体产生的禁带与两种单负材料的厚度比的关系。并且引入一维掺杂的光子晶体，观察缺陷模频率与缺陷层厚度和入射角的关系。在此基础上，最后研究近红外与激光波段的光谱挖孔特性并通过异质结拼接的方法来实现近红外全波段兼容。

2 单负材料一维光子晶体

2．1 单负材料的研究

在人们认知的自然界所存在的介质中，介电常数和磁导率他们一般都大于零。一般的光子晶体都是由正介电常数材料和正磁导率材料组成。但研究发现，自然界的媒介中也同样存在介电常数 和磁导率 同时为负的材料，即左手材料，这种材料具有负折射效应。这种特异性的材料又被分成双负材料和单负材料两种。双负材料（DNM）即介电常数 和磁导率 同时为负称。左手材料（DNM）具有负折射率，电磁波在双负材料（DNM）传播时由于波矢和流方向相反，在正负折射率材料的交界面上具有负的折射方向[5-7]。