Le camouflage fait référence à la capacité de réduire le signal capté par les détecteurs, améliorant ainsi les taux de survie. Cependant, la combinaison de détecteurs fonctionnant dans plusieurs bandes spectrales pose un défi important, nécessitant le développement de technologies de camouflage multibandes. En outre, le camouflage entre généralement en conflit avec les exigences de dissipation thermique radiative, qui contribuent de manière significative à la gestion thermique des objets.
Les objets trahissent généralement leur présence par deux types de signaux : les signaux réfléchis par des sources lumineuses externes et les signaux d’émission thermique des objets eux-mêmes. D’une part, les objets dans la nature sont éclairés par des sources de lumière externes, parmi lesquelles le rayonnement solaire est la plus importante. Le rayonnement solaire émet son énergie principalement dans la gamme spectrale de 0,15 à 4 μm et joue un rôle crucial dans le visible (VIS, 400 à 780 nm), le proche infrarouge (NIR, 0,78 à 1,4 μm) et l’infrarouge à ondes courtes ( SWIR, 1,4 à 2,5 μm).
D’autre part, les objets rayonnent de l’énergie par émission thermique, qui peut être détectée par des détecteurs fonctionnant dans les fenêtres de transmission atmosphérique (infrarouge à ondes moyennes (MWIR, 3 à 5 μm) et infrarouge à ondes longues (LWIR, 8 à 14 μm) ). Avec l’augmentation de la température, la longueur d’onde maximale de l’émission thermique se déplace vers la direction des ondes courtes, ce qui rend le signal radiatif dans la bande SWIR non négligeable.
Dans un nouveau journal publié dans Lumière : science et applications, une équipe de scientifiques, dirigée par le professeur Qiang Li du State Key Laboratory of Modern Optical Instrumentation, College of Optical Science and Engineering, Zhejiang University, Chine, et ses collègues ont développé un dispositif de camouflage à bande infrarouge entière, compatible avec dissipation thermique radiative dans deux bandes non détectées (2,5 à 3 μm et 5 à 8 μm). Sur la base de la compréhension des sources de signaux, ils ont proposé les caractéristiques spectrales des dispositifs de camouflage :
La structure multicouche Al2O3/Ge/Al2O3/Ge/ZnS/GST/Ni est utilisée pour moduler le spectre ultra-large du visible à la gamme LWIR. L’architecture unique de cette structure lui permet de répondre aux demandes variables de l’ensemble de la gamme infrarouge et de la gamme visible, tout en réalisant simultanément une dissipation efficace de la chaleur radiative dans deux bandes non détectées.
D’apparence gris-bleu, l’échantillon fabriqué présente une faible réflectivité moyenne dans les bandes VIS/NIR (0,129/0,281). Lorsqu’il est chauffé jusqu’à 200 °C, les températures radiatives (apparentes) de l’échantillon sous les caméras MWIR/LWIR ne sont que de 86,3 °C/94,7 °C. Par rapport au corps noir de référence, l’intensité du signal de l’échantillon est 39,3 % inférieure sous la caméra SWIR. En particulier, les performances de camouflage SWIR sont démontrées sous le rayonnement solaire. À des températures plus élevées, l’échantillon présente une intensité de signal inférieure à celle de la référence Cr dans toutes les directions d’observation. À des températures plus basses, l’échantillon conserve le bord sauf dans la direction de réflexion spéculaire du rayonnement solaire.
L’efficacité de la dissipation thermique radiative est démontrée en soumettant l’échantillon et la référence Cr à la même puissance de chauffage électrique d’entrée. À une puissance d’entrée de 20 W (équivalent à une densité de puissance de 2 000 Wm−2), la température de surface de l’échantillon est de 174,5 °C, soit 14,4 °C de moins que celle de la référence Cr.
Ces températures de surface plus basses contribuent à réduire la charge thermique et à améliorer les performances du camouflage MWIR et LWIR.
« Ce travail fournit des lignes directrices complètes pour développer des technologies de camouflage compatibles avec la dissipation thermique radiative, contre des sources de signaux complexes et des technologies de détection multispectrales », ont noté les scientifiques.
« Ce dispositif de camouflage de toute la bande infrarouge peut faciliter les applications nécessitant une manipulation sophistiquée du spectre, stimuler les voies innovantes pour les technologies modernes de gestion thermique et contribuer à un avenir économe en énergie », affirment-ils.
Plus d’information:
Bing Qin et al, Camouflage à bande infrarouge entière avec dissipation thermique radiative à double bande, Lumière : science et applications (2023). DOI : 10.1038/s41377-023-01287-z