文献综述

1.1 激光隐身材料的研究现状

随着材料科学技术的进步发展，复合材料的技术日星月异，进步飞速.随着对激光技术的研究和探索，激光的应用也开始变得普及。激光被越来越多的应用于多方面的领域。比如：医疗领域，科研领域以及军事领域。激光测距，激光切割等等应用越来越多。但是激光对于人体也存在一定的危害，比如人的皮肤和眼睛。为了避免激光对于人体的伤害，以及处于对重要目标的保护激光防护材料应运而生。而现代战场已进入一个”目标被发现即被摧毁”的时代，各种电磁信息技术的广泛使用给武器装备和设施带来了极大的威胁，因此降低己方目标的可探测信号，使敌方不易探测到的隐身技术成为近年来倍受瞩目的重大军事技术之一^[1-3].激光隐身技术最早是由美国提出，并相继受到各发达国家的高度重视，因而激光隐身技术在现代隐身技术中的地位日趋重要，受到国内外的高度重视^[4-6]。美国在激光隐身理论、设计技术、材料技术、测试技术以及应用方面等都处于世界领先地位；俄罗斯、日本以及英国、法国、德国、意大利、荷兰等欧洲国家在进行隐身机理研究的同时，更注重隐身应用技术的研究，尤其在隐身战斗机、隐身导弹、隐身潜艇和隐身坦克等主要武器装备上，都运用了多项隐身技术，隐身材料是隐身技术中的基础和关键，已成为今后高科技作战需求的不可缺少的关键技术之一^[7]；近年来国内也开始加强对激光隐身技术的研究，并取得了初步的成果。隐身技术的军事意义异常重大，以至各国都在不遗余力地发展它。在激光隐身技术的实现方面，目前主要是通过外形设计技术、材料技术以及一些其他技术手段。

与普通光相比，激光的超常之处在于它具有亮度高、方向性好、单色性好、相干性好这四个特性^{[8, 9]}。激光隐身是通过减少目标对激光的反射信号，使目标具有低可探测性。目前对于激光的防护的研究主要有两类：外形防护技术和功能材料防护技术。外形技术主要是通过设计改变被测物的外形，使其有尽量小的激光散射截面；而材料技术则主要是采用可以降低激光的反射率的材料或者在材料表面涂覆可以起到激光吸收作用的涂层，从而达到对于激光的防护及隐身性能的要求。外形防护技术会受到多种条件的制约，存在难以完全克服的瓶颈，而激光防护材料不受到外形条件的限制，可以和外形防护技术一起综合使用提高防护效率。所以近年来对于材料防护技术的研究受到了广泛的关注。

1.2 激光隐身材料的分类

对同一波长的光来说，材料的吸收率α、反射率ρ及透射率τ满足(1-1)式的关系:

α(λ，T) ρ(λ，T) τ(λ，T) = 1 (1-1)

由(1-1)式可以看出，如果要想减小ρ(λ，T) ，可以采用使α(λ，T) 和τ(λ，T) 增大的方法设计合适的材料。按激光吸收材料的吸收机理来分主要有吸收材料、导光材料、透射材料，其中吸收材料应用最为普遍。激光吸收材料主要性能参数是光谱反射比，它是材料反射与入射的辐射通量或光通量的光谱密度之比，它包括镜反射比和漫反射比两部分，由于激光吸收材料通常接近于漫反射体，镜反射比一般很小，可以用漫反射比近似评价激光吸收材料的性能。反射率是指当材料的厚度达到其反射比不受厚度的增加而变化时的反射比，一般情况下，激光吸收材料都有一定厚度，其厚度变化不影响反射比，因此，评价激光吸收材料性能的参数可称为光谱漫反射率或光谱反射率。目标在激光工作波长的反射率越小，目标的激光吸收效果就越好 ^[10-12] 。

1.3 稀土材料吸收激光的依据

由于稀土离子的未充满电子壳层4f 轨道中最多能够容纳14 个电子, 从而具有非常多的能量状态, 使得稀土离子具有异常丰富的能级, 因此在光学玻璃材料中有着广泛而重要的应用^[13-16]。。稀土元素由于具有未充满的4f电子层并且4f电子有被外层的5s,5p电子屏蔽的特性，所以使得稀土元素具有非常复杂光谱。特别是三价态的稀土元素，4f电子及4f亚层有7个可填充电子的轨道，可以最多容纳14个电子。这样的复杂多样的能级跃迁使得稀土元素在多个波段具有不同的吸收峰，所以稀土材料可以被用于激光吸收材料来研究。不同的稀土化合物的组成、价态、等等都对与材料的吸收性能有不同的影响，所以对于稀土材料的研究有利于让我们通过设计来制作不同性能要求的激光吸收及防护材料。目前我们还可以通过掺杂稀土元素来提高吸收材料对于某些特定波长的激光的吸收性能。通过对激光防护材料的研究^[17]可以看到, 含有Sm₂SO₃ 和Dy₂O ₃ 的玻璃对1.06μm 的激光具有很强的吸收性能。目前研究稀土材料在激光器上的应用较多, 而对其他稀土氧化物及氟化物对1.06 μm和10.6μm的激光吸收性能的研究尚属初步。我们可以利用掺杂稀土离子的材料发射红外激光的性能来研究它对某一特定波长的激光的吸收性能^[18] 。