第0箱 Y APPLICATION .0 ·光电系统· 太赫兹波对抗等离子体隐身技术的探讨 李茜1，徐晟1，刘少聪，王高12 (1.中北大学仪器科学与动吉测试教育部重点实验室，山两太原030051：2.天津大学光电信息科学教育部重点实验室，天津300072) 摘要：等离子体隐身是隐身技术的一个新分支。在等离子体隐身机理分析中，重点探讨了等离子体折射隐身和吸收隐 身特性。对太赫兹辐射具有的高穿透性、高分辨率和反隐身能力进行了研究。依据对等离子体隐身技术的局限性分析，提出 了采用大赫兹雷达探测等离子体隐身飞行器的可行性及技术途径。 关键词：太赫兹探测：等离子体隐身：反隐身 中图分类号：046；TN974 文献标识码：A 文章编号：1673-1255(2011)02-0009-03 Discussion on Terahertz Against Plasma Stealth Technology LI Qian'.XU Sheng',LIU Shao-chong',WANG Gao!2 ry of Instrument Science Dy Measurement Minist onics Information and Technical Science,Tianjin University.Tianjin 300072.China) Abstract:The plasma stealth technology is a new branch of the stealth technology.The plasma refractive stealth and absorption stealth characteristic are discussed in the analysis of stealth mechanism of the plasma.The high penetration,high resolution and anti-stealth capabilities of terahertz radiation are studied.Based on the limit lgy the feasibiity andhippoh in hed o detect helsm Key words:terahertz radar:plasma stealth:anti-stealth 等离子体隐身技术作为一种新概念、新原理的 所在地面模拟设备和自然条件下以及飞机上的试 隐身技术，近年来受到世界各国的广泛关注，成为 验已经充分地证明了这种隐身技术的实用性。 隐身技术研穷中一个十分活跃的分支。由干等离 太赫兹探测技术是一项极具应用前景的技 子体隐身具有隐身效果好，吸波频带宽、吸收率高 术。太赫兹探测雷达能够以极高的重复频率发身 等优点，因此具有很高的学术价值和应用价值。 纳砂以至皮秒级的脉冲，并且具有高距离（时间）分 1992年DJGregoire等人在美国国防报告中首 辨率、强穿透力、低截获率、强抗干扰性以及优越的 次提出等离子体折射隐身的概念川.1999年俄国人 反隐身能力，完全可用于探测等离子体隐身的飞行 成功地将等离子体发生器安装在“米格”喷气战斗 器。美军国家地面情报中心资助的便携式太赫兹 机上，使其具有隐身特性。俄罗斯目前已研制成功 达研究项目中，TM.Goyette等人使用1.562TH 一种全新的等离子体隐身技术，即将用于其第五代 的宙达波对1/16比例的车用拖车和T72坦克模型的 战斗机。据报道，俄罗斯克尔德什研究中心已经 雷达探测成像)，标志着太赫兹雷达探测小型的机 开发出第一代和第二代等离子体发生器。该研究 动目标将成为现实。 收稿日期，2011-02-11 基金项目：高等学校博士学科点科研基金(20070420118)：中北大学校基金 作者简介：李苦(1987-)，女，贵州贵阳人，硕士研究生，研究方向为多传感器数据融合及太赫兹光电检测技术。 99 -2015 China Academie Joumal Electronic Publishing House.All rights
等离子体隐身技术作为一种新概念、新原理的 隐身技术，近年来受到世界各国的广泛关注，成为 隐身技术研究中一个十分活跃的分支。由于等离 子体隐身具有隐身效果好、吸波频带宽、吸收率高 等优点，因此具有很高的学术价值和应用价值。 1992年D.J Gregoire等人在美国国防报告中首 次提出等离子体折射隐身的概念[1] ，1999年俄国人 成功地将等离子体发生器安装在“米格”喷气战斗 机上，使其具有隐身特性。俄罗斯目前已研制成功 一种全新的等离子体隐身技术，即将用于其第五代 战斗机[2] 。据报道，俄罗斯克尔德什研究中心已经 开发出第一代和第二代等离子体发生器。该研究 所在地面模拟设备和自然条件下以及飞机上的试 验已经充分地证明了这种隐身技术的实用性。 太赫兹探测技术是一项极具应用前景的技 术。太赫兹探测雷达能够以极高的重复频率发射 纳秒以至皮秒级的脉冲，并且具有高距离(时间) 分 辨率、强穿透力、低截获率、强抗干扰性以及优越的 反隐身能力，完全可用于探测等离子体隐身的飞行 器。美军国家地面情报中心资助的便携式太赫兹 雷达研究项目中，T. M. Goyette等人使用1.562 THz 的雷达波对1/16比例的军用拖车和T72坦克模型的 雷达探测成像[3] ，标志着太赫兹雷达探测小型的机 动目标将成为现实。 ·光电系统· 太赫兹波对抗等离子体隐身技术的探讨 李 茜1 ，徐 晟1 ，刘少聪1 ，王 高1，2 （1.中北大学 仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西 太原 030051；2.天津大学 光电信息科学教育部重点实验室，天津 300072） 摘 要: 等离子体隐身是隐身技术的一个新分支。在等离子体隐身机理分析中，重点探讨了等离子体折射隐身和吸收隐 身特性。对太赫兹辐射具有的高穿透性、高分辨率和反隐身能力进行了研究。依据对等离子体隐身技术的局限性分析，提出 了采用太赫兹雷达探测等离子体隐身飞行器的可行性及技术途径。 关键词：太赫兹探测；等离子体隐身；反隐身 中图分类号：O46；TN974 文献标识码: A 文章编号：1673-1255（2011）02-0009-03 Discussion on Terahertz Against Plasma Stealth Technology LI Qian1 , XU Sheng1 ，LIU Shao-chong1 ，WANG Gao1，2 (1.Key Laboratory of Instrument Science & Dynamic Measurement Ministry of Education，North University of China, Taiyuan 030051, China；2.Key Laboratory of Opto-electronics Information and Technical Science, Tianjin University,Tianjin 300072,China) Abstract: The plasma stealth technology is a new branch of the stealth technology. The plasma refractive stealth and absorption stealth characteristic are discussed in the analysis of stealth mechanism of the plasma. The high penetration, high resolution and anti-stealth capabilities of terahertz radiation are studied. Based on the limit of the plasma stealth technology, the feasibility and technical approach using terahertz radar to detect the plasma stealth aircraft are proposed. Key words: terahertz radar；plasma stealth；anti-stealth 收稿日期：2011-02-11 基金项目：高等学校博士学科点科研基金（20070420118）；中北大学校基金 作者简介：李茜(1987–),女,贵州贵阳人,硕士研究生,研究方向为多传感器数据融合及太赫兹光电检测技术. 第26卷第2期 2011年4月 光电技术应用 ELECTRO-OPTIC TECHNOLOGY APPLICATION Vol.26，No.2 April，2011
10 光电技术应用 第26卷 1等离子体隐身技术机理分析 e,=㎡2-1- 等离子体隐身技术是利用磁化或非磁化等离 u-河 子体来规避雷达探测系统的一种新技术。与美国 1- (2) B-2等传统战斗机所广泛采用的外形和材料隐身技 w(a2+） 术相比，等离子体隐身技术具有很多独特的优点 其中，v是碰撞频率；@是电磁波角频率 吸被频带宽、吸收率高，隐身效果好、使用简便。并 等离子体具有高通滤波器的性质，由式(2)可 且由于没有吸波材料和吸波涂层，可极大地降低维 知，当雷达波频率低于等离子体频率时，等离子体 护费用。其基本原理是通过等离子体层对入射电 的折射率出现虚部，电磁波在传播方向上按指数衰 磁波具有折射特性和特殊的吸收，使反射的回波偏 减，沿传播方向的平均传输功率为零，即电磁波不 璃接收方向或者雷达接收到的回波能量极少.因而 能在等离子体内传播，电磁波将被等离子体完全反 使探测系统难以探测，从而达到被保护目标隐身的 射。此时，等离子体能以电磁波反射体的形式对雷 目的。 达进行电子干扰。 此外，等离 子体中带电粒子在海 等离子体隐身技术机理包括：等离子体对人射 移过程中必然会遇到各种形式的碰幢，当频率大于 电磁波的折射使电磁波传播轨迹发生弯曲的折射 等离子体频率的电磁被人射到等离子体内部时，等 隐身：等离子体对入射电磁波的碰撞吸收的吸收隐 离子体通过碰撞吸收大部分入射波的能量。其作 身；等离子体波与入射电磁波相互作用产生其他期 用机理是：电磁波的电场对白由电子做功，把一部 率的电磁波：时变等离子体隐身：磁化等离子体隐 分能量传给电子，而自身能量被衰减，电子通过与 身等。较为常用的有两种：折射隐身和吸收隐身。 其他粒子的有效碰撞，把能量转化为无规则运动的 (1)折射隐身 能量，并按自由度均分。 通过非均匀等离子体对入射电磁波的折射使 电磁波传播轨迹发生弯曲，雷达回波偏离对方雷达 2太赫兹波的反隐身特性 的接收方向，从而使目标难以被雷达发现，以此达 2004年，美国MT将太赫兹科技评为“改变未 到隐身的目的。 来世界的十大技术”之 不均匀非磁化等离子体中电磁波的传播主要 。美国国防部(DARPA) 特别是美国重要的国家实验室，如LLNL、LBNL 取决于等离子体的折射率，考虑电磁波在等离子体 SLAC、JPL,BNL NRL.ALS和ORNL等都在开展 中传播时可以忽略等离子体碰撞，此时，其折射率 太赫兹科学技术的研究工作，目前标志性成果是 可近似表示为 0225THz机载雷大研制成功到。太赫兹技术之所 以引起科学界广泛的关注是由于太赫兹波位于宏 Fom.o (1) 观电子学与微观光子学的过渡区，具有很多独特的 其中，ω为电磁波角频率；是等离子体角频率；n. 性质。其中，高穿透性、高分辨率和优越的反隐身 m,是电子的密度和质量：0是真空中的介电常数。 能力是太抹滋探测雷达最突出的优点。 由于等离子体的折射率与等离子体自由电子密 (1)高穿透性 度有关，适当设计隐身等离子体密度分布，使人射 太赫兹对许多介电材料和非极性物质具有良 到等离子体内部的雷大申磁波向外发生弯曲，减小 好的降诱性是X射线成像和超声被成像技术的有 目标与雷达的相互作用，即可实现对雷达波的折射 效互补。且其能量为4.1meV(毫电子伏)，低于各 隐身。 种化学键的键能，非常适合生物体存在环境中的探 (2)吸收隐身 测。另外，太赫兹在浓烟、沙尘环境中传输损耗很 等离子体能以电磁波反射体的形式对雷达进 少，其良好的穿透沙尘烟雾能力，是反隐身探测的 行电子干扰，同时对入射到等离子体内部的电磁波 重要保障。 通过碰撞吸收其大部分能量。考虑等离子体碰撞 (2)高分辨率 非磁化等离子体的相对介电常数可以表示为 太赫兹波的脉宽是皮秒级，具有很高的时间分 hina Academic Journal Elect nki.n
1 等离子体隐身技术机理分析 等离子体隐身技术是利用磁化或非磁化等离 子体来规避雷达探测系统的一种新技术。与美国 B-2等传统战斗机所广泛采用的外形和材料隐身技 术相比，等离子体隐身技术具有很多独特的优点： 吸波频带宽、吸收率高、隐身效果好、使用简便。并 且由于没有吸波材料和吸波涂层，可极大地降低维 护费用。其基本原理是通过等离子体层对入射电 磁波具有折射特性和特殊的吸收，使反射的回波偏 离接收方向或者雷达接收到的回波能量极少，因而 使探测系统难以探测，从而达到被保护目标隐身的 目的。 等离子体隐身技术机理包括：等离子体对入射 电磁波的折射使电磁波传播轨迹发生弯曲的折射 隐身；等离子体对入射电磁波的碰撞吸收的吸收隐 身；等离子体波与入射电磁波相互作用产生其他频 率的电磁波；时变等离子体隐身；磁化等离子体隐 身等。较为常用的有两种：折射隐身和吸收隐身。 （1）折射隐身 通过非均匀等离子体对入射电磁波的折射使 电磁波传播轨迹发生弯曲，雷达回波偏离对方雷达 的接收方向，从而使目标难以被雷达发现，以此达 到隐身的目的。 不均匀非磁化等离子体中电磁波的传播主要 取决于等离子体的折射率，考虑电磁波在等离子体 中传播时可以忽略等离子体碰撞，此时，其折射率 可近似表示为 n = æ è ç ç ö ø ÷ ÷ 1 - ω2 p ω2 = æ è ç ö ø 1 - ÷ ne e 2 ε0meω2 1 2 .（1） 其中，ω为电磁波角频率；ωp是等离子体角频率；ne、 me是电子的密度和质量；ε0 是真空中的介电常数。 由于等离子体的折射率与等离子体自由电子密 度有关，适当设计隐身等离子体密度分布，使入射 到等离子体内部的雷达电磁波向外发生弯曲，减小 目标与雷达的相互作用，即可实现对雷达波的折射 隐身。 （2）吸收隐身 等离子体能以电磁波反射体的形式对雷达进 行电子干扰，同时对入射到等离子体内部的电磁波 通过碰撞吸收其大部分能量。考虑等离子体碰撞， 非磁化等离子体的相对介电常数可以表示为 εr = n2 = 1 - ω2 p ω(ω - jv) = 1 - ω2 p ω2 + v2 - j v ω ω2 p (ω ) 2 + v2 .（2） 其中，υ是碰撞频率；ω是电磁波角频率。 等离子体具有高通滤波器的性质，由式（2）可 知，当雷达波频率低于等离子体频率时，等离子体 的折射率出现虚部，电磁波在传播方向上按指数衰 减，沿传播方向的平均传输功率为零，即电磁波不 能在等离子体内传播，电磁波将被等离子体完全反 射。此时，等离子体能以电磁波反射体的形式对雷 达进行电子干扰。此外，等离子体中带电粒子在漂 移过程中必然会遇到各种形式的碰撞，当频率大于 等离子体频率的电磁波入射到等离子体内部时，等 离子体通过碰撞吸收大部分入射波的能量。其作 用机理是：电磁波的电场对自由电子做功，把一部 分能量传给电子，而自身能量被衰减，电子通过与 其他粒子的有效碰撞，把能量转化为无规则运动的 能量，并按自由度均分。 2 太赫兹波的反隐身特性 2004年，美国MIT将太赫兹科技评为“改变未 来世界的十大技术”之一。美国国防部( DARPA) ， 特别是美国重要的国家实验室，如 LLNL、LBNL、 SLAC、JPL、BNL、NRL、ALS 和 ORNL 等都在开展 太赫兹科学技术的研究工作，目前标志性成果是 0.225 THz 机载雷达研制成功[4] 。太赫兹技术之所 以引起科学界广泛的关注是由于太赫兹波位于宏 观电子学与微观光子学的过渡区，具有很多独特的 性质。其中，高穿透性、高分辨率和优越的反隐身 能力是太赫兹探测雷达最突出的优点。 （1）高穿透性 太赫兹对许多介电材料和非极性物质具有良 好的穿透性,是X 射线成像和超声波成像技术的有 效互补。且其能量为 4.1 meV（毫电子伏），低于各 种化学键的键能，非常适合生物体存在环境中的探 测。另外，太赫兹在浓烟、沙尘环境中传输损耗很 少，其良好的穿透沙尘烟雾能力，是反隐身探测的 重要保障。 （2）高分辨率 太赫兹波的脉宽是皮秒级，具有很高的时间分 10 光 电 技 术 应 用 第26卷
第2期 李茜等：太赫兹波对抗等离子体隐身技术的探 辨率，是作为高精度雷达的基础。太赫兹辐射具有 对频率15GHz的雷达形成介质条件，所需等 比微波更短的波长及更精确的时间检测装置，因而 离子体密度为2.79×108m-3,这比一般的工业等离 使用太赫兹雷达对目标进行敏感探测与监视，能够 子体密度高出2个数量级（一般工业等离子体密度 探测比微波雷达更小的目标。太赫兹单个脉冲的 为1016)1 频带可以覆盖吉赫兹至太赫兹的频率范围，能获得 物质事主的光普数据。并日根据材料的共指吸 3.2太赫兹雷达反等离子体隐身技术分析 收，可以获得被测目标的材料组成。因此，太赫兹 (1)反等离子体折射隐身 可用作对目标的识别，这是其他远距离探测技术难 虽然电磁波在不均匀等离子体中传播折射率 以做到的 会改变，但是通过计算电波轨迹可得到出射电磁被 (3)反隐身能力 的方位角。采用机截式太赫兹雷达在对应方向探 太赫滋宙达波的空间分辨率能达到1cm左右 测能够接收到回波信息 且频带很宽，使太赫兹雷达接收到的是携带了一系 考虑球对称的目标等离子体，为使等离子体边 列不同角度信息的集中回波，从而能够很好地对抗 缘的折射率连续，应使等离子体球面的自由电子密 外形隐身技术。 度为0，折射率为1。同时，为使目标隐身等离子体 涵常用吸波材料物成的隐形目标只在一个较 成为入射电磁波的通带而非阻带，应取等离子体 溶的波段活合，所以常趣的窄带漫波雷达无法有效 的球心处对应的等离子体折射率为0。即等离子体 探测雷达截面很小的隐形飞行物体。而太赫兹司 球心处瓶率等于入射波频率。取折射率与半径的 达发射的太赫兹脉冲包含了丰富的频率，可使隐形 m次方成正比 飞行物体的窄带吸波涂层失夫作用。太赫兹雷状 n=rmro (4) 对扁平形薄边缘不会像普通雷达那样形成共振吸 由变分原理得 收而减弱反射强度，它仅产生很小的共振面而反射 波仍然较强。因此，太赫兹雷达对材料隐身也有很 nds=0 (5) 强的探测能力。 通过计算，有公式 =y=2=-r2+2w+4 (6 3太赫兹波对等离子体隐身的探测 式中.c为积分常数，并获得出射角0为 0 are sec(cr"+l）+d 3.1等离子体隐身技术的局限性 () m+ 其中，c,d为积分常数。取电磁波入射点的坐标为 等离子体隐身的效果与等离子体的电子数密 (。,),且电磁波入射线与等离子体球表面法线的 度、电子碰撞速率、雷达电磁波的频率和等离子体 夹角为0，则积分常数为 云层的厚度有关。当电磁波的频率越接近等离于 cot co+1 体的截止频率时，等离子体对电磁波的吸收能力越 2m+2 强。有研究指出，即使能够很好的控制产生等离子 d=-m are sec(cro） (8) 体的电子数密度使其吸波能力达到最强（是截止频 率低于但尽量接近电磁波频率)，但在频段的低端 得到反射波的出射角度后，太赫兹雷达的接收 其隐身能力很不理想。在隐身条件满足的情况下 方向也就确定了，太赫兹波探测等离子体隐身成为 为了能同时覆盖更宽的雷大频段，则实际应用中产 可能。 生的等离子体数密度应是 定的，在此条件下，其 (2)反等离子体吸收隐身 隐身效果将随雷达电磁波频率的升高而变差。总 由前面分析可知，等离子体吸收隐身效果主要 之，等离子体隐身技术不是全频段的隐身，而是在 取决于电磁波颊率与等离子体频率的关系，而等离 某些频段范围内的隐身。由式(3)计算可得 子体颜率取决于等离子体密度。就目前的发展水 6- 平而言，等离子体隐身的有效频率范围一般在 (3) 20GHz以内，而太赫兹的频段要 (下转第26页)】 99 20
辨率，是作为高精度雷达的基础。太赫兹辐射具有 比微波更短的波长及更精确的时间检测装置，因而 使用太赫兹雷达对目标进行敏感探测与监视，能够 探测比微波雷达更小的目标。太赫兹单个脉冲的 频带可以覆盖吉赫兹至太赫兹的频率范围，能获得 物质更丰富的光谱数据。并且，根据材料的共振吸 收，可以获得被测目标的材料组成。因此，太赫兹 可用作对目标的识别，这是其他远距离探测技术难 以做到的。 （3）反隐身能力 太赫兹雷达波的空间分辨率能达到1 cm左右， 且频带很宽，使太赫兹雷达接收到的是携带了一系 列不同角度信息的集中回波，从而能够很好地对抗 外形隐身技术。 通常用吸波材料构成的隐形目标只在一个较 窄的波段适合，所以常规的窄带微波雷达无法有效 探测雷达截面很小的隐形飞行物体。而太赫兹雷 达发射的太赫兹脉冲包含了丰富的频率，可使隐形 飞行物体的窄带吸波涂层失去作用。太赫兹雷达 对扁平形薄边缘不会像普通雷达那样形成共振吸 收而减弱反射强度，它仅产生很小的共振面而反射 波仍然较强。因此，太赫兹雷达对材料隐身也有很 强的探测能力。 3 太赫兹波对等离子体隐身的探测 3.1 等离子体隐身技术的局限性 等离子体隐身的效果与等离子体的电子数密 度、电子碰撞速率、雷达电磁波的频率和等离子体 云层的厚度有关。当电磁波的频率越接近等离子 体的截止频率时，等离子体对电磁波的吸收能力越 强。有研究指出，即使能够很好的控制产生等离子 体的电子数密度使其吸波能力达到最强（是截止频 率低于但尽量接近电磁波频率），但在频段的低端 其隐身能力很不理想。在隐身条件满足的情况下， 为了能同时覆盖更宽的雷达频段，则实际应用中产 生的等离子体数密度应是一定的，在此条件下，其 隐身效果将随雷达电磁波频率的升高而变差。总 之，等离子体隐身技术不是全频段的隐身，而是在 某些频段范围内的隐身。由式（3）计算可得 εr = ε0 æ è ç ç ö ø ÷ ÷ 1 - ω2 p ω2 .（3） 对频率f=15 GHz的雷达形成介质条件，所需等 离子体密度为 2.79 ×1018 m-3 ，这比一般的工业等离 子体密度高出2个数量级（一般工业等离子体密度 为1016）[5] 。 3.2 太赫兹雷达反等离子体隐身技术分析 （1）反等离子体折射隐身 虽然电磁波在不均匀等离子体中传播折射率 会改变，但是通过计算电波轨迹可得到出射电磁波 的方位角。采用机载式太赫兹雷达在对应方向探 测能够接收到回波信息。 考虑球对称的目标等离子体，为使等离子体边 缘的折射率连续，应使等离子体球面的自由电子密 度为0，折射率为1。同时，为使目标隐身等离子体 成为入射电磁波的通带而非阻带，应取等离子体球 的球心处对应的等离子体折射率为0。即等离子体 球心处频率等于入射波频率。取折射率与半径r的 m次方成正比 n = rm/r 0 m .（4） 由变分原理得 δ∫A B nds = 0 . （5） 通过计算，有公式 z = y 2 = r2 = -r2 + cr 2m + 4 . (6) 式中，c为积分常数，并获得出射角 θ 为 θ = 1 m + 1 arc sec( cr ) m + 1 + d . (7) 其中，c、d为积分常数。取电磁波入射点的坐标为 (r0,π ) ，且电磁波入射线与等离子体球表面法线的 夹角为 φ0 ，则积分常数为 c = cot 2 φ0 + 1 r 2m + 2 0 , d = π - 1 m + 1 arc sec( cr ) m + 1 0 .（8） 得到反射波的出射角度后，太赫兹雷达的接收 方向也就确定了，太赫兹波探测等离子体隐身成为 可能。 （2）反等离子体吸收隐身 由前面分析可知，等离子体吸收隐身效果主要 取决于电磁波频率与等离子体频率的关系，而等离 子体频率取决于等离子体密度。就目前的发展水 平而言，等离子体隐身的有效频率范围一般在 20 GHz以内，而太赫兹的频段要 (下转第26页) 第2 期 李茜等：太赫兹波对抗等离子体隐身技术的探讨 11
26 光电技术应用 第26卷 Pro-ceedings of SPIE.Imaging Spectrometry VI.2000 [15杨照金.空同光学仪器与航天相机.应用光学， 4133.350 2008,294):665-668 [9]FOLK M.PEARLMAN J.LIAO L B.et al.EO-I/Hy- [16樊学武，陈荣利，马臻，等空间三反射望远镜光学系 perion hyner-snectral imager desion develonment 统的 CV/态光学和空间光学技术专题.2004 charac-terization.and calibration [C/Proceedings of [17 刘群龙。 吴晗平，衍建，等.高空预探 SPIE.Hyper-spectral Remote Sensing of the Land and Atmosphere.2001.4151:40-51. 【10王之江.光学设计理论基础M.北京：科学出版社， 18 ur Mark R Wilier Dana Clarke 1985 alignment methods 潘君 光学非球面的设计，加工与检验M。北京 p10003676.663668 [19]ZEMAX中文使用手册S.南京：光研科学有限公 12 司.2007 T学 [201 Alexay CC.Palmer T A.A new modular optical system 13 卫星对地观测高分辨率光学系统和设计问 for large format scene projection[C/Proceedings of 光学精密工程190 SP1E.2006,6208:620811 [14李旭阳，李英才。高分辨率空同相机共轴三反光学系 [21]Palmer T A.Infrared catadioptric lens design consider 统实现形式研究应用光学.2009.30(5)：717-723. ations[Cl/Proceedings of SPIE,2005.5783:835-840. (上接第11页) 袜兹雷状探测等离子体隐身的现实可行性。提出 高出放桶率3个数量级。由式(3).一般应用太赫 了具有发展前景的太抹兹反第离子体隐身技术 兹频率为125THz,所需等离子体密度为2.325× 反隐身技术是综合技术，单独采用某一种反隐身 1020m3,比前面给出的工业水平高出4个数量级 术都很难获得较好的反隐身效果.必须综合运用各 因而，就目前的工业水平而言，要实现对太赫兹隐 种反隐身技术才能提高探测隐身目标的效能，太赫 身的等离子体层是不可能的，这为太赫兹波对抗等 兹波反隐技术与现有的其他反隐技术相结合，会更 离子体喷身飞机提供了独特的反隐条件」 有效地探测，识别各种隐身目标。随着太赫兹应用 (3)太赫兹雷达技术的发展 技术不断发展，太赫兹反隐身探测雷达将进入实用 前面介绍的T Goyette等人研制的测量坦克衫 化发展阶段，成为对抗等离子体隐身的有效手段。 型目标的太赫兹逆合成孔径成像雷达实验系统，太赫 滋激光发射采用光泵CHOH,输出光功率100mW。 参考文献 另外，Takeshi Yasui制造了太赫兹脉冲车我雷达，用光 导天线(PCA)作太赫兹发射源和探测器，并采用了2 [1]D J Gregoire.J Santoru.R W Schumacher.Electromagnet oropaeation in unmagnetized plasmas Pl 台激光器。目前测量精度在2mm左右。说明太赫 AD-A250710.1992】 兹雷达具有现实可行性 ☒凌水顺等离子体隐身及其用于飞机的可能性空军工 太赫滋技术中的关键技术是太赫滋源的问题 大学学报 学版)2000.12.1-3 目前，非相干的热辐射源、电子学的高频微波辐射 邓科，等太赫兹科学技术及其应用成都 源、太赫兹激光器、光电子辐射源等多种发射源都 字字报（日然 字版)2008,27(4：304-3 为产生高功率的大赫兹想可能 甘中自由由 子激光和气体激光可以发射相 [郑新，刘超太赫兹技术的发展及在雷达和通讯系统中的 强的大赫兹辐 应用卫微波字最，2010,26(6：1-6 射，并可以覆盖较宽的频率范围，是探 [5】林华无人机载太赫蕊合成孔径雷达成像分析与仿真 想太赫效源。太赫效波对抗等离子体隐身已发展 信息与电子工程.2010.8(4)373-377 成为现实可行的新技术。 I6I YASUI T.KABETANI Y YOKOYAMA S.et al.Re al-time terahertz imnulse radar hased on asynchronous 4结束语 ptical samplinglcu/Infrared millimeter and terahert Wave.2008.IRMMW-THz 2008.33rd International Con 从等离子体隐身技术的局限性出发，分析了太 ference.CA,Pasadena.2008. nic Publishing
（上接第11页） 高出这一频率3个数量级。由式（3），一般应用太赫 兹频率为 1.25 THz，所需等离子体密度为 2.325 × 1020 m-3 ，比前面给出的工业水平高出4个数量级。 因而，就目前的工业水平而言，要实现对太赫兹隐 身的等离子体层是不可能的，这为太赫兹波对抗等 离子体隐身飞机提供了独特的反隐条件。 （3）太赫兹雷达技术的发展 前面介绍的T. M. Goyette等人研制的测量坦克模 型目标的太赫兹逆合成孔径成像雷达实验系统, 太赫 兹激光发射采用光泵CH3OH，输出光功率100 mW。 另外，Takeshi Yasui制造了太赫兹脉冲车载雷达，用光 导天线（PCA）作太赫兹发射源和探测器，并采用了2 台激光器。目前测量精度在2 mm左右[6] 。说明太赫 兹雷达具有现实可行性。 太赫兹技术中的关键技术是太赫兹源的问题， 目前，非相干的热辐射源、电子学的高频微波辐射 源、太赫兹激光器、光电子辐射源等多种发射源都 为产生高功率的太赫兹波提供可能。其中，自由电 子激光和气体激光可以发射相对较强的太赫兹辐 射，并可以覆盖较宽的频率范围，是探测雷达的理 想太赫兹源。太赫兹波对抗等离子体隐身已发展 成为现实可行的新技术。 4 结束语 从等离子体隐身技术的局限性出发，分析了太 赫兹雷达探测等离子体隐身的现实可行性。提出 了具有发展前景的太赫兹反等离子体隐身技术。 反隐身技术是综合技术，单独采用某一种反隐身技 术都很难获得较好的反隐身效果，必须综合运用各 种反隐身技术才能提高探测隐身目标的效能，太赫 兹波反隐技术与现有的其他反隐技术相结合，会更 有效地探测、识别各种隐身目标。随着太赫兹应用 技术不断发展，太赫兹反隐身探测雷达将进入实用 化发展阶段，成为对抗等离子体隐身的有效手段。 参考文献 [1] D J Gregoire, J Santoru，R W Schumacher. Electromagnetic-wave propagation in unmagnetized plasmas[P]. AD-A250710，1992. [2] 凌永顺.等离子体隐身及其用于飞机的可能性[J].空军工 程大学学报（自然科学版）,2000,1（2）：1-3. [3] 朱彬，陈彦，邓科，等.太赫兹科学技术及其应用[J].成都 大学学报(自然科学版), 2008, 27(4): 304-307. [4] 郑新,刘超.太赫兹技术的发展及在雷达和通讯系统中的 应用[J].微波学报, 2010,26 (6):1-6. [5] 林华.无人机载太赫兹合成孔径雷达成像分析与仿真[J]. 信息与电子工程，2010,8 (4):373-377. [6] YASUI T, KABETANI Y, YOKOYAMA S, et al. Real-time, terahertz impulse radar based on asynchronous optical sampling[C]// Infrared, Millimeter and Terahertz Wave, 2008, IRMMW-THz 2008, 33rd International Conference. CA,Pasadena，2008. Pro-ceedings of SPIE，Imaging Spectrometry VI，2000， 4132：250. [9] FOLK M，PEARLMAN J，LIAO L B，et al. EO-1/Hyperion hyper-spectral imager design， development， charac-terization，and calibration [C]//Proceedings of SPIE，Hyper-spectral Remote Sensing of the Land and Atmosphere，2001，4151：40-51. [10] 王之江. 光学设计理论基础[M]. 北京：科学出版社， 1985. [11] 潘君骅．光学非球面的设计，加工与检验[M]．北京： 科学出版社，1994：157-167． [12] 丁学专，刘银年，王欣，等. 航天遥感反射式光学系统 设计[J]. 红外技术，2007，29（5）：253-256. [13] 史光辉．卫星对地观测高分辨率光学系统和设计问 题[J]．光学精密工程，1999（2）：16-24． [14] 李旭阳，李英才．高分辨率空间相机共轴三反光学系 统实现形式研究[J]. 应用光学，2009，30（5）：717-723． [15] 杨照金．空间光学仪器与航天相机[J]．应用光学， 2008，29（4）：665-668． [16] 樊学武，陈荣利，马臻，等. 空间三反射望远镜光学系 统的研究[C]//瞬态光学和空间光学技术专题，2004. [17] 刘群龙，吴晗平，熊衍建，等.高空预警探测用 450 mm 口径红外非球面光学系统设计[J]. 红外技术，2010，32 （9）：517-522. [18] Michael R Descour，Mark R Wilier，Dana S Clarke， et al．EUVL projection-camera alignment methods[J]． SPIE，1999，3676：663-668． [19] ZEMAX 中文使用手册[S]．南京：光研科学有限公 司，2007． [20] Alexay C C，Palrner T A.A new modular optical system for large format scene projection[C]//Proceedings of SPIE，2006，6208：620811. [21] Palmer T A.Infrared catadioptric lens design consider ations[C]//Proceedings of SPIE，2005，5783：835-840. 26 光 电 技 术 应 用 第26卷