随着红外探测和识别技术的发展,目标被红外制导导弹发现、识别和跟踪的概率越来越高,而隐身技术则可以通过有效地控制目标的红外辐射特征,降低被红外导引头及红外告警系统探测和跟踪的概率,提高目标的生存能力。利用复合周期性微结构表面改变目标表面的辐射特性是一种有效的红外隐身手段,而且复合周期性微结构表面能够同时调节目标表面发射率和温度来实现红外辐射特性综合抑制。本文的主要研究目的是探究不同电磁作用之间的协调匹配机制,并在此基础上提出满足红外隐身要求的复合微结构热辐射调控方法,开展复合微结构红外辐射特性研究。具体研究内容主要包括以下几个方面:1.多波段兼容隐身复合微结构设计方法基于微结构表面与电磁波的作用机理研究,本文探讨了局域表面等离激元和法布里-珀罗（FP）共振的匹配机制,并选取激发局域表面等离激元的金属亚波长狭缝结构和激发FP共振的颜色过滤器结构,实现了两种物理效应的协调匹配。在此基础上提出了一种基于Au亚波长狭缝及凹槽结构和Cr/ITO/Ag多膜层颜色过滤器结构的复合微结构设计方法,分析了复合微结构的光谱特性机理,深入探究结构和材料参数对复合微结构光谱特性的影响规律,完成了对复合微结构的尺寸和材料的优化设计,最终实现了可见光波段、1.06μm和红外波段的兼容隐身效果。2.红外宽频选择性吸收结构设计方法研究及实验验证金属/介质/金属构成的谐振结构可以激发磁谐振效应,获得红外波段吸收峰,但存在吸收频段单一、带宽较窄等问题。本文通过研究不同磁谐振效应之间的协调匹配机制,将不同类型的谐振结构相互组合,设计了三环谐振器阵列结构和周期性圆盘阵列结构。针对三环谐振器阵列结构,本文采用电磁参数反演法计算了单一和多重磁谐振的共振波长,设计了能够实现不同磁谐振效应协调匹配的结构参数,并阐释了三环谐振器阵列结构的光谱特性,总结了不同参数对其光谱特性的影响规律。针对周期性圆盘阵列结构,本文基于等效电路法初步设计了结构参数,并采用时域有限差分（FDTD）软件仿真完成了优化设计,并基于此总结了一种红外宽频选择性吸收结构的快速设计方法。为了验证该设计方法的准确性,本文结合紫外光刻、磁控溅射、真空蒸镀、化学剥离等微结构加工手段,引进双层胶溶脱工艺,采用“自下而上”的微结构制备方法,克服了非曝光区域和侧壁光刻胶难以剥离的问题,研制了周期性圆盘阵列结构样品。并通过傅里叶红外光谱仪对样品的光谱特性进行了测试,对比分析实验和仿真结果,完成了所提出的红外宽频吸收结构设计方法的实验验证。3.周期性微结构表面的红外辐射特性模型研究周期性微结构表面的光谱特性随入射角、出射角和方位角等变化,传统的红外辐射特性仿真模型不再适用。通过求解不同入射角下周期性微结构表面的光谱特性,积分计算了周期性微结构表面的太阳吸收率和红外发射率,结合热平衡方程,建立了周期性微结构表面的温度场计算模型。针对特定探测角度,结合周期性微结构表面的双向反射特性,积分计算微结构表面的自身辐射和反射的环境辐射,求解定向红外辐射强度,采用反向蒙特卡洛法探测成像,仿真生成了周期性微结构表面的红外辐射图像。并根据周期性微结构表面的温度场和红外辐射特性仿真模型,仿真计算了周期性微结构表面和不锈钢表面的温度分布和红外辐射通量,对比分析了周期性微结构表面的降温和热辐射调控效果。4.周期性微结构表面的辐射特性实验研究为了验证周期性微结构表面的红外辐射特性模型,搭建了周期性微结构表面的辐射特性实验系统,研究了周期性微结构表面样品的温度和红外辐射特性。与实验环境同等条件下的周期性微结构表面辐射特性仿真结果相比,两者吻合良好,误差在可允许范围内,结果表明本文提出的周期性微结构表面红外辐射特性模型具有较高的精确性。