随着多光谱探测与红外成像技术的快速发展，实现同时具备光学隐身与红外可控发射性能的透明结构已成为能源管理、智能窗及红外伪装领域的重要研究方向。传统热调控装置虽能在中红外波段实现选择性发射，但往往存在结构复杂、角度依赖性强及可见光透明性差等问题，限制了其在实际应用中的推广。针对这一瓶颈，本文提出并实验验证了一种基于平面Fabry–Pérot（FP）腔的高性能透明热发射器，其由全透明导电与介质薄膜层组成，包括铝掺杂氧化锌（AZO）、氧化锌（ZnO）、氮化硅（SiN）以及氧化铟锡（ITO）反射层。通过对AZO层厚度的纳米级调控，可在8–13 µm大气窗口内实现中红外发射率调节，同时保持可见光波段（500–800 nm）超过85%的高透光率，从而在视觉上实现完全透明。该工作为实现兼具光学透明性、红外可调性与动态响应能力的热发射系统提供了新的设计范式，为多功能红外伪装与能量调控技术的发展奠定了重要基础。相关工作以Visually invisible transparent emitters with tunable mid-IR emissivity for adaptive infrared camouflage为题发表在

　　该研究提出了一种基于平面Fabry–Pérot（FP）腔结构的可视透明中红外可调发射器，并系统揭示了其光热调控机理（图1）。该装置由SiO2/AZO/ZnO/SiN/ITO多层结构组成，通过调节铝掺杂氧化锌（AZO）层厚度，可在8–13 μm大气窗口内实现中红外发射率调控，同时保持500–800 nm波段透过率超过85%，实现视觉隐身。结构表征与光谱分析显示，AZO厚度减小时发射率显著增强，而可见光透明性几乎不受影响（图2a–c）。电磁场分布表明，厚AZO层主要依赖腔体共振吸收，吸收局限在AZO层内，薄层则增强电场在SiN层的耦合，激发声子共振并提升辐射发射（图2d）。红外表观温度测量结果显示，证实了所观察到的热对比度与发射率调制直接相关。（图2e, f）。通过反应离子刻蚀在AZO层中形成纳米级厚度差异，实现了可见光下隐形但红外成像中可辨的QR码热图案，其辐射角度分布表现出极低的角度依赖性，确保了多角度红外一致性。光学显微镜与DSLR成像结果表明，当刻蚀深度为10 nm时图案在可见光下完全不可见，而40 nm刻蚀时在倾斜光照下仅表现出微弱反射差异（图3a–c），并在不同环境温度下表现出稳定、可逆的热响应（图3d, e）。进一步地，通过ITO电极施加直流电压实现Joule加热驱动，可在不同环境下生成清晰且稳定的红外热图案（图4c–g）。最后，制备的10 cm × 10 cm大面积样品在保持高透明性的同时仍能展现清晰的红外热编码（图5），验证了结构的可扩展性与工程应用潜力。该工作为实现透明、可调控且动态响应的中红外热调节系统提供了新的设计途径。

　　图1.透明法布里-珀罗热发射器的设计与工作原理。(a)多层法布里-珀罗（FP）腔体示意截面图，由AZO（顶层等离子体层）、ZnO与SiN（介质间隔层）及ITO（透明背镜）构成，涂覆于带抗反射SiO₂层的玻璃基板上。(b)通过纳米级调节顶层AZO厚度（hAZO）实现发射率调制原理，可在8-13μm中红外大气窗口内控制腔体共振。（c）视觉透明但热成像可辨的表面概念示意图：二维码在可见光谱中不可见，但因发射率变化可控而在红外图像中显现。

　　图2.法布里-珀罗发射器的光学性能与发射率控制。(a)截面扫描电子显微镜图像证实多层结构完整性与界面均匀性。(b)不同hAZO值（10、25、45、90纳米）样品的光学透射率光谱（400-800纳米），所有样品在500纳米以上均保持85%透射率。800 nm）显示不同hAZO厚度（10、25、45、90 nm）样品在500 nm以上均保持85%透射率。(c)中红外发射率光谱叠加大气透射带（8–13μm），凸显通过hAZO实现的强调谐性。(d) hAZO=90nm（左）与10nm（右）的模拟吸收功率密度及发射率光谱，显示能量耗散从AZO主导的FP共振向SiN声子辅助吸收的转变。(e)表观温度(Tapp)测量示意图：总红外信号包含样品发射辐射与环境反射辐射。(f)固定环境温度(TA=20°C)下不同hAZO值对应的基底温度(TS)与实验Tapp关系曲线，呈现可逆热对比效应（当TSTA或TSA时对比度发生反转）。

　　图3.空间热图案化与环境热伪装。(a)经反应离子刻蚀形成的AZO蚀刻二维码表面轮廓，刻蚀深度分别为10和40纳米。(b)多视角（0-80°）模拟角发射率极坐标图，证实红外对比度与视角无关。星号标记处为实验测量点。(c)白底与黑底条件下数码单反相机及光学显微镜图像，显示高视觉伪装效果：10nm蚀刻深度时图案不可见，40nm深度时仅在掠射光下微弱显现。(d)三种热状态下的实验验证：人体皮肤（TS TA）、铝箔（TS≈TA）及冰面（TS TA），呈现环境依赖性热响应。(e)采用ZnSe透镜提升红外分辨率，在不同TS条件下拍摄的dAZO=10与40nm图案化样品红外图像。

　　图4.焦耳热效应实现的电调谐热对比度。(a)通过在ITO背电极施加直流电压实现均匀基板加热的示意图。(b)样品连接至ITO层电极引线的实物照片。(c)灰度红外热成像图，在相同加热条件下清晰呈现hAZO=20、35、50和60nm区域间的发射率对比。(d)室内（环境温度TA=20℃）与室外（环境温度TA=4℃）条件下，随施加电压变化测得的热稳定性（TS随电压变化曲线V），展现出优异的热稳定性及恒定的传热系数（H≈40W·m⁻²·K⁻¹）。(e) 3.5V偏压下20nm与60nm hAZO区域间温差(~13℃)，表明基于发射率的图案化技术不受环境温度影响。(f)发射器随时间变化的热响应特性，可在2-3分钟内稳定，适用于实时应用。(g, h)室内外环境中焦耳加热后的红外图像，分别验证了环境适应性与热对比度（~12℃）的可重复性。

　　5.大面积可调发射率热伪装实现方案。(a) 10厘米×10厘米图案化样品照片，含40纳米AZO层与20纳米蚀刻区域，保持可见光透明性且无明显畸变或雾化现象。(b) (左)透射光下目视检查未见二维码图案，验证大面积光学隐形特性。(右) 6V焦耳加热条件下可见光与红外复合图像：热成像中清晰呈现基于辐射率的二维码，证实其可扩展性及在智能窗户或红外显示平台中的实际集成潜力。小结：综上所述，本文提出了一种基于平面Fabry–Pérot（FP）腔结构的可视透明中红外可调热发射器。该结构由SiO₂/AZO/ZnO/SiN/ITO多层薄膜组成，其中铝掺杂氧化锌（AZO）层作为关键调控层，可在8–13 μm大气窗口内实现中红外发射率的精准可调，而在500–800 nm可见光波段保持超过85%的高透光率。通过纳米级厚度调控，结构在厚AZO层下呈现较低发射率的反射特性，而在薄层条件下表现出高发射率的辐射增强，实现从低至高发射率的连续调控。实验与仿真结果表明，该结构在不同入射角下均保持稳定的光学响应，且发射率调控过程几乎不影响可见光透明性。结合反应离子刻蚀（RIE）工艺，研究实现了在可见光下完全隐形但在红外成像中可清晰识别的空间热编码图案，并通过透明ITO电极施加电压实现Joule加热驱动，完成动态、可逆的热图像调制。在不同环境温度下，该装置均能稳定维持约12–13 °C的红外热对比差异，响应快速且具环境鲁棒性。进一步的大面积样品验证了其结构完整性与性能可扩展性，在10 cm × 10 cm尺寸下仍保持高透明性与稳定的热调控能力。该研究为实现兼具光学隐身、红外可调与电驱动动态控制的透明热调节系统提供了创新思路，在智能窗、红外伪装及热管理领域展现出广阔的应用前景。