一种表面具有微结构的光学诱饵元件及其制作方法

1.本发明涉及激光雷达干扰技术领域，具体涉及一种表面具有微结构的光学诱饵元件及其制作方法。


背景技术：

2.随着激光制导技术不断的研制和开发，激光制导导弹、炸弹和炮弹对固定活动目标进行精准打击，其命中率极高。为了实现对敌方光电雷达激光测距仪进行干扰，在目标飞行周围投放对激光具有高反射率的高反材料，降低直接照射到己方飞机上的激光能量，同时反射激光，使得激光测距仪接收到目标飞机和激光反射材料假目标共同的反射能量，造成干扰。
3.多枚干扰同时投放，激光干扰材料将以较大几率落入激光光斑空间，造成激光测距仪的测距出现较大偏差。因此研制激光干扰信号模拟器是非常必要的，目的是通过激光干扰模拟器的高反射，形成一个敌方可以获得的激光回波信号，使敌方误判目标，从而保护己方飞机。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供一种表面具有微结构的光学诱饵元件及其制作方法,使得得到的具有微结构的光学诱饵元件具有较高的反射率，对敌方探测信号形成激光回波信号，使敌方误判目标，造成干扰。
5.本发明所采用的技术方案为：
6.一种表面具有微结构的光学诱饵元件，其特征在于：所述诱饵元件表面具有使激光原向返回的微结构阵列，微结构阵列由若干个立方角锥结构组成，单元立方角锥结构为立方体,每个立方体的三个面两两相互垂直组成微结构阵列；微结构阵列表面镀有金属膜层。
7.进一步，诱饵元件表面微结构立方体单元尺寸满足反射率达到最值，且同时立方体结构边长a≤200μm。
8.一种表面具有微结构的光学诱饵元件，其特征在于：步骤为：
9.1)制作带有微结构阵列的软模板
10.将微结构阵列先转移至软模板上，采用的具体方法为：
11.软模板的材质为聚二甲基硅氧烷，聚二甲基硅氧烷材料由主剂和固化剂两部分组成；将主剂和固化剂按照重量或者体积为10:1的比例进行混合得到胶体，沿着一个方向搅拌5分钟，然后静置1小时，到胶体中的气泡完全散去，然后定点缓缓倾倒在具有微结构阵列的硬模具表面上，等待固化，使胶体表面产生微结构阵列；冷却后室温下脱模，得到带有微结构阵列的软模板，其中微结构阵列深度h通过确定，a为微结构立方体的边长；
12.2)镀制金属薄膜
13.在带有微结构阵列的软模板表面采用物理气相沉积法镀制一层金属薄膜，具体的方法为：
14.采用直流磁控溅射的方法进行镀制金属薄膜，具体参数为本底真空抽取到6
×
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pa，所注入的工作气体为氩气，氩气流量为80sccm，工作气压为1.5pa，溅射时间为5分钟，溅射功率为150w。
15.进一步，步骤1)中固化是在160℃的温度的下固化1小时，取出后静置冷却。
16.进一步，步骤2)中的金属薄膜为铝薄膜。
17.本发明具有以下优点：
18.1)本发明提供的光学诱饵元件通过相邻内表面相互垂直、且镀有金属膜层的立方角锥结构，使敌方光电雷达信号发生原向反射，接收到目标飞机和光学诱饵反射的共同的反射能量，起到干扰和伪装作用。
19.2)本发明结构简单，造价低廉，可根据需要制作成不同的大小和形状，使得干扰信号多元化，使用一定量的光学诱饵被投放到空中时，形成敌方可获得的激光回波信号，成干扰屏障，适用范围广泛。
附图说明
20.图1是本发明的结构示意图；
21.图2是本发明的单元结构示意图。
具体实施方式
22.下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。
23.本实施例提供一种表面具有微结构的光学诱饵元件，如图1和2所示，诱饵元件表面具有使激光原向返回的微结构阵列，微结构阵列由若干个立方角锥结构组成，单元立方角锥结构为立方体,每个立方体的三个面两两相互垂直组成微结构阵列；微结构阵列表面镀有金属膜层。
24.上述诱饵元件表面微结构立方体单元尺寸满足反射率达到最值，且同时立方体结构边长a≤200μm。
25.本发明微结构使用单点金刚石车削平台进行模具的加工。
26.一种表面具有微结构的光学诱饵元件步骤为：
27.1)制作带有微结构阵列的软模板
28.使用软模板将微结构阵列从模具转移出来，采用的具体方法为：
29.软模板的材质为聚二甲基硅氧烷(以下简称pdms)，pdms材料由主剂和固化剂两部分组成；将主剂和固化剂按照重量或者体积为10:1的比例进行混合得到胶体，沿着一个方向搅拌5分钟，然后静置1小时，平稳均匀的完全覆盖在具有微结构的模具表面，静置1小时，二次去除微结构表面胶体气泡，使胶体与微结构图形充分接触，避免死角接触不充分，到胶体中的气泡完全散去，然后定点缓缓倾倒在具有微结构阵列的硬模具表面上，等待固化(固化是在160℃的温度的下固化1小时，取出后静置冷却)，使胶体表面产生微结构阵列；冷却后室温下脱模，得到带有微结构阵列的软模板；
30.2)镀制铝薄膜
31.在带有微结构阵列的软模板表面采用物理气相沉积法镀制一层铝薄膜，具体的方法为：
32.采用直流磁控溅射的方法进行镀制铝薄膜，具体来说，首先选取尺寸直径为60mm厚度小于5mm的圆柱铝靶材，将其放置在靶材所置地；其次将腔体内抽取到一定的真空度，即抽取到6
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pa；待抽取完真空后，在腔体内注入工作气体，本发明选用的工作气体为惰性气体氩气，使得工作气压为1.5pa，氩气流量为80sccm；控制磁控溅射的功率为150w，溅射时间为5分钟，所得的金属薄膜的厚度为350nm。
33.本发明表面具有微结构的光学诱饵元件仅为一种较佳的实施方式，本发明的微结构模板的制备也不限于制备具有微结构表面的光学诱饵，制备微结构模板的方式方法均可采用。
34.压印的材料和参数也不限于实施例中所提及的材料和参数，满足相应制备目的的压印方式均可采用，对所述金属膜层也不局限于金属铝，对所述工艺参数也不局限于此，满足镀制膜层要求的方式均可，只要保证在此基础上光学元件的反射率有所提高就好。
35.本发明所选取的单元微结构的尺寸为200μm，即深度
36.本发明通过相邻内表面均相互垂直且镀有金属膜层的立方角锥结构阵列，使敌方激光雷达信号发生原向反射，降低直接照射到己方飞机上的激光能量，增大敌方探测器接受到的有效和无效信号，从而保护己方飞行目标。
37.本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。


技术特征：
1.一种表面具有微结构的光学诱饵元件，其特征在于：所述诱饵元件表面具有使激光原向返回的微结构阵列，微结构阵列由若干个立方角锥结构组成，单元立方角锥结构为立方体,每个立方体的三个面两两相互垂直组成微结构阵列；微结构阵列表面镀有金属膜层。2.根据权利要求1所述的一种表面具有微结构的光学诱饵元件，其特征在于：所述诱饵元件表面微结构立方体单元尺寸满足反射率达到最值，且同时立方体结构边长a≤200μm。3.根据权利要求1所述的一种表面具有微结构的光学诱饵元件，其特征在于：步骤为：1)制作带有微结构阵列的软模板将微结构阵列先转移至软模板上，采用的具体方法为：软模板的材质为聚二甲基硅氧烷，聚二甲基硅氧烷材料由主剂和固化剂两部分组成；将主剂和固化剂按照重量或者体积为10:1的比例进行混合得到胶体，沿着一个方向搅拌5分钟，然后静置1小时，到胶体中的气泡完全散去，然后定点缓缓倾倒在具有微结构阵列的硬模具表面上，等待固化，使胶体表面产生微结构阵列；冷却后室温下脱模，得到带有微结构阵列的软模板，其中微结构阵列深度h通过确定，a为微结构立方体的边长；2)镀制金属薄膜在带有微结构阵列的软模板表面采用物理气相沉积法镀制一层金属薄膜，具体的方法为：采用直流磁控溅射的方法进行镀制金属薄膜，具体参数为本底真空抽取到6
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pa，所注入的工作气体为氩气，氩气流量为80sccm，工作气压为1.5pa，溅射时间为5分钟，溅射功率为150w。4.根据权利要求3所述的一种表面具有微结构的光学诱饵元件，其特征在于：步骤1)中固化是在160℃的温度的下固化1小时，取出后静置冷却。5.根据权利要求4所述的一种表面具有微结构的光学诱饵元件，其特征在于：步骤2)中的金属薄膜为铝薄膜。

技术总结
本发明涉及激光雷达干扰技术领域，具体涉及一种表面具有微结构的光学诱饵元件及其制作方法。本发明包括：（1）设计并制备微结构模板，诱饵表面具有可使激光原向返回的阵列结构，微结构的单元结构是立方角锥结构，每个微结构内部相邻的表面相互垂直；（2）纳米压印，其中压印温度为160℃，压印时间为1h;（3）室温下脱模，将微结构模板表面图形转移到样片上；（4）镀膜，为所有微结构内部表面均镀有金属膜层；通过相邻内表面均为相互垂直且镀有金属膜层的微结构阵列，使得激光入射光发生原向返回，从而使探测器检测到光学诱饵，整体呈现一个激光原向返回的反射状态，起到诱饵作用。起到诱饵作用。起到诱饵作用。


技术研发人员：蔡长龙 刘甜 梁海锋 李世杰
受保护的技术使用者：西安工业大学
技术研发日：2021.10.22
技术公布日：2022/1/21