基于磁致旋光效应的光电装备隐身技术

摘要：

针对目前激光主动探测技术对军队光电装备造成的探测威胁，在不改变光电装备光学结构以及有限牺牲光电装备光学性能的前提下，实现其猫眼光学窗口的“隐身”。首先，基于磁致旋光晶体的法拉第效应，设计了加载于光电装备光学窗口前端的隐身装置。然后通过数值仿真和实验方法，从磁光晶体的性能、隐身装置消光比、隐身装置对像质的影响三个方面对该设计的可行性进行了分析。仿真及其实验结果表明：当磁光晶体能实现良好的消光效果，且加装隐身装置的光学窗口对像质影响很小。基于磁致旋光效应的隐身设计能够满足战场环境对军用装备的性能要求，且其消光比和对像质的影响程度能使光电装备在不影响正常工作的前提下有效实现隐身。

关键词：

“猫眼”效应； 激光主动探测； 光电装备隐身； 磁致旋光效应

中图分类号： TN 248文献标识码： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2012.06.017

引言

“猫眼”效应[12]普遍存在于光电装备的光学窗口中，是对方实施光学窗口主动侦测的物理依据。激光主动探测技术就是利用猫眼效应，通过发射激光束实现对光学目标的扫描、侦察和识别。目前，美、俄等军事强国已经装备了比较完备的集光学窗口侦测、干扰和致盲为一体的激光武器系统[34]，在近年来的几次局部战争中，激光主动探测系统凭借其较高的定位精度和快速的探测速度大大提高了战场武器系统的作战效能，凸显出惊人的作战效果和威力，而国内对“猫眼”效应的研究还处于理论分析和实验室研究阶段[56]，在应用领域还是空白，在对方具备实施“猫眼”主动侦测的条件下，即使我方采用被动观测方式，如微光夜视仪、热像仪等各种夜视装备，也会暴露无遗。如若不采取反侦测措施，我方必将受到对方激光侦测及其武器系统的压制和破坏，造成光电装备迷盲、失控和失效，

因此“猫眼效应”已经成为光电装备的探测威胁。

如何降低“猫眼效应”实现光电装备的“隐身”，成为提高光电装备战场生存能力亟待解决的问题。目前，国内在光电装备隐身技术研究上相对滞后，文献[7]提到了用蜂窝板装置实现狙击步枪瞄准镜的隐身，但是其仅限于在狙击枪瞄准镜上使用且加装蜂窝板后瞄准镜的观察距离会大大降低；文献[89]提出通过增加光敏面的离焦量、在光敏面上镀增透膜或对光敏面进行漫反射处理等方法进行光电装备隐身，但这些方法会改变原有光电装备的光学结构，甚至严重影响光电装备的探测性能。由此可见，如何在不改变光学结构及牺牲有限光电装备光学性能的前提下，有效实现隐身成为光电装备反侦测技术的关键。现从降低猫眼回波功率出发，基于特殊晶体的磁致旋光效应，利用晶体的旋光与互易特性，设计了光电装备光学窗口外置隐身装置。

1基于磁致旋光效应的隐身原理

在磁场的作用下，本来不具有旋光性的物质发生了旋光性，这种现象即为晶体的磁致旋光效应[10]。晶体的磁致旋光效应产生的原理[11]可以解释为：线偏振光总可分解为左旋和右旋的两个圆偏振光，无外磁场时，介质对这两种圆偏振光具有相同的折射率和传播速度，通过一定距离的介质后，对每种圆偏振光引起了相同的相位移，因此透过介质叠加后的振动面不发生偏转。当有外磁场存在时，由于磁场与物质的相互作用，改变了物质的光特性，故这时介质对右旋和左旋圆偏振光表现出不同的折射率和传播速度。二者在介质中通过同样的距离后引起了不同的相位移，叠加后的振动面相对于入射光的振动面发生了旋转，原理图如图1所示。