喷焰内氧化铝粒子光辐射特性研究

分析了Al2O3粒子在喷焰内流动冷却过程中不同相态对其光学性质的影响,重点研究凝固过程中三种相态(液态、γ相、α)Al2O3粒子的吸收指数随相态的变化关系,考虑了紫外到近红外光谱范围内,Al2O3粒子的不同辐射机制.基于Drude模型所得到的氧化铝粒子不同相态吸收指数的计算模型建立了描述Al2O3粒子相变过程紫外与可见光辐射特性数学计算模型.通过与实验数据的对比分析表明,本模型是可行的.在此基础上,分析了不同相态Al2O3粒子辐射特性随温度和波长的变化关系.     

气溶胶粒子等效复折射率的BP神经网络建模

利用改进的BP算法,结合Mie散射理论,建立了波长、散射系数、吸收系数与气溶胶粒子等效复折射率之间的非线性映射关系,实现了反演实际大气非均匀气溶胶粒子等效复折射率的BP神经网络模型的建模.利用该模型对气溶胶粒子等效复折射率进行了反演,根据反演得到的等效复折射率计算了其光学特征量,计算结果与实测结果基本吻合.     

纳米Al夹层Ga_2O_3深紫外透明导电膜的研究

用磁控溅射法在室温条件下制备了Al膜、Ga2O3膜及Ga2O3/Al/Ga2O3三层膜,对其光学和电学性能进行了表征。单层Al膜厚度大于7nm时,光学透射率在近紫外光区域大于可见光区域;Ga2O3膜在深紫外光区域(<300nm)透明,光学带隙4.96eV;Ga2O3/Al/Ga2O3三层膜透射率截止波长在245nm左右,随着顶层Ga2O3厚度增加,电导率减小,紫外光透射率峰位、吸收边、截止波长红移,透射率峰值先稍微增加,然后逐渐降低。顶层Ga2O3厚度为34nm时,Ga2O3/Al/Ga2O3三层膜在275nm处的透射率达70%,电导率为3346S.cm–1。     

一种实用的火箭尾焰粒子辐射参数计算方法

为了高效计算固体火箭尾焰中粒子的红外辐射规律,基于MIE散射理论建立了辐射特性计算模型,并研究了Al2O3粒子复折射率的计算方法和尾焰中固体粒子尺寸分布律计算模型。并利用上述模型,仿真分析了典型条件下Al2O3粒子的辐射参数。结果表明在仿真条件下尾焰中固体粒子辐射特性主要取决于散射特性,并随粒径增大散射相函数方向性明显增强。最后,利用建立的模型计算了典型条件下某型固体火箭尾焰的红外辐射特性,并通过与权威文献结果对比验证了模型合理性。     

大连地区典型天气气溶胶光学厚度的计算分析

气溶胶光学厚度不仅是计算气溶胶含量、评价大气环境污染程度、研究大气辐射传输等领域中的一个关键因子,而且在大气辐射传输方程的求解过程中,是透射函数、反射函数等重要参数的基本参数。通过分析气溶胶光学厚度的影响因子,搜集整理典型天气气溶胶粒子复折射率资料和粒子谱分布观测数据,建立典型天气气溶胶粒子复折射率数据库,基于气溶胶粒子谱分布实验数据完善了大连地区典型天气气溶胶粒子谱分布模型,再结合大气能见度等大气参数,利用米散射理论计算了气溶胶消光光学厚度。     

YbF3和ZnS薄膜的折射率和厚度的分光光度法测定

本文给出了一种简单而准确地确定光学薄膜折射率和厚度的方法。利用分光光度计分别测量光学薄膜样品以及基底透射率曲线，采用柯西（Cauchy）色散模型以及非线性单纯形优化法对透射率测量曲线进行拟合，从而确定薄膜的光学常数和厚度。采用电子束热蒸发和电阻热蒸发方法，分别在CaF2基底上镀制ZnS薄膜和在Al2O3基底上镀制YbF3薄膜，通过测量其在400nm-2600nm波段内的透射率曲线，计算出ZnS和YbF3薄膜材料的折射率色散曲线以及膜层厚度。     

基于Kramers-Kronig关系对薄膜材料光学特征的数值反演

依据试验测量得到特殊镀金聚酯薄膜反射率谱及光学常数,利用Kramers-Kronig(K-K)关系,数值反演了镀金聚酯薄膜反射系数、相位反射率和光学常数.在近红外波段,将理论反演与试验测量值进行比较.结果表明:利用K-K方法反演薄膜材料表面的光学特征光谱反射率和光学常数实部误差较小,其中相位反射率的绝对误差小于0.96°,相对误差平均值为0.083 1,但消光系数试验和反演数据误差较大.在缺乏试验测量条件或已知部分材料光学特征的条件下,开展具有薄膜、涂层目标光谱散射和辐射特性的研究工作,该反演方法是行之有效的.     

两端对称复缺陷对光子晶体透射特性的激活效应

为研究和设计高品质、高性能的光学滤波、光学放大、光学衰减和全反射镜等器件,通过计算模拟的方式,研究两端对称复缺陷对光子晶体C(AB)n(BAB)(BA)nC光传输特性的激活效应,研究表明:在对称结构光子晶体的两端置入缺陷C,当缺陷C为实介质时,光子晶体透射谱中出现多条透射率为100％的分立透射峰.当C中掺入具有增益放大效应的杂质形成含负虚部的复折射率缺陷时,透射谱中各分立透射峰的透射率均出现增益放大现象,而且缺陷层复折射率的虚部或实部对透射峰的增益放大倍数均具有调制作用,随着缺陷层复折射率的负虚部或实部增大,透射增益放大倍数先增大,达到极大值后再减小,增益放大倍数最高达可达104数量级.当C中掺入具有衰减效应的杂质形成含正虚部的复折射率缺陷时,透射谱中各分立透射峰均出现透射率衰减现象,而且缺陷层复折射率的虚部或实部对透射峰的衰减倍数也具有调制作用,随着缺陷层复折射率的正虚部增大,各分立透射峰的透射率不断衰减,直至透射率趋于零,出现全反射或全吸收现象.两端对称复缺陷对光子晶体光传输特性的调制规律,可为新型光学器件的研究与设计提供理论参考.     

氧分压对磁控溅射β-Ga2O3薄膜结构及光学特性的影响

通过磁控溅射沉积以及高温热退火处理,在5.08 cm(2 inch)c-plane蓝宝石异质衬底上制备出单晶β-Ga2O3薄膜,研究了溅射气氛中氧分压对β-Ga2O3薄膜的晶体结构以及光学特性的影响.通过调控氧分压,获得了具有{-2 01}晶面族X射线衍射峰的β-Ga2O3薄膜,其最大晶粒尺寸达到138 nm,在300～800 nm波段透射率大于80％,最大光学带隙达5.12 eV.最优的薄膜表面粗糙度达0.401 nm,800 nm波长处折射率为1.94.实验结果表明,降低氧分压有利于溅射粒子动能增大、数量增多,从而提升β-Ga2O3薄膜结晶质量、增加薄膜透射率和光学带隙;适当提高氧分压则有利于改善薄膜表面平整度,并提高致密度.     

电磁场与微波技术

O442007031106多角透射测量中的电磁参数反演/马玉强,苏东林(北京航空航天大学)//电子测量技术.―2006,29(3).―26～27.该文基于自由空间法,采用多入射角透射测量替代传统的位移或相位的直接测量,根据测得的透射率,用梯度迭代法反演出所测材料的电磁参数。该方法测量准确、计算     

气溶胶粒子复折射指数测量的干涉光谱方法理论研究

气溶胶辐射强迫效应的正负在很大程度上取决于其复折射指数虚部的大小.运用干涉光谱和Mie散射理论,分别在相同粒径粒子和不同粒径粒子两种情况下,推导出了干涉光谱和气溶胶复折射指数之间的关系式,初步建立了干涉光谱方法测量气溶胶复折射指数的理论模型,并对探测限进行了讨论.研究表明:干涉光谱方法测量气溶胶的复折射指数在理论上是可...     

用简化Mie理论及K—K关系求微粒复折射率的透射法

用简化的Ｍｉｅ散射理及Ｋｒａｍｅｒｓ－Ｋｒｏｎｉｇ关系式，从单频透射比光谱反演微粒的复折射率，用较大粒径的碳黑微粒作了模拟计算，结果表明本方法计算比较简单，比现有方法提高了精度，扩大了波长及粒径范围。最后利用红外分光光度计测出的透射比光谱确定煤粒的复折射率。     

T矩阵方法计算双层球形粒子的受力

为了分析聚焦光束对多层粒子的捕获效率,结合矢量衍射积分、 T 矩阵方法以及Maxwell应力张量积分,通过理论推导给出了双层球形粒子的 T 矩阵的详细表达式,并对双层球形粒子在聚焦光场中的受力进行了数值计算,详细分析了内层折射率和内层尺寸对光场捕获效率的影响。结果表明,只有内层折射率在一定范围内,聚焦光束对双层球形粒子才具有捕获作用,随着内层折射率增加,最大后向捕获效率先增加后减小至零,对于空心粒子,内层尺寸越大,聚焦光束对粒子的捕获作用越弱,且平面波的捕获作用比高斯光束更强。此双层球形粒子的受力计算可以拓展到多层的复杂粒子的情形。     

激光法测量湍流流场时散射粒子的选择

激光技术测速时需要有合适的粒子。本文研究了用三维粒子动态分析仪(PDA)测量湍流流场时选择合适的散射粒子的问题。试验结果和理论分析表明:(1)散射粒子的特性参数是影响测速精度的重要因素;(2)在湍流度较高的流场中测量时应尽可能选择直径小、密度低、折射率大的粒子作为散射粒子,而且粒子散播的浓度要合适。     

小角前向散射激光测粒仪中折射率对测量结果的影响

在经典Mie散射理论基础上,利用POWELL反演方法研究了小角前向散射激光测粒仪中输入折射率对测量结果的影响。对于输入折射率与待测颗粒实际折射率没有偏差的情况,数据处理导致的测量误差在0.002%之内;而对于两者存在偏差的情况,当输入折射率在(2.0,4.0)范围内时数据处理误差较小,输入折射率在(1.1,2.0)范围内时数据处理误差显然较大。从而得到结论:在测量过程中应尽可能输入与颗粒实际折射率一致的数值;当无法确知颗粒实际折射率时,比较可靠的办法是适当选择一个大于2.0的数值作为输入折射率进行数据处理     

水包冰球包层粒子散射特性的研究

基于Mie散射和Aden-Kerker散射理论,利用Matlab仿真模拟工具,分析了水包冰球包层粒子在红外波段、太赫兹波段及毫米波段的散射特性。研究表明,水包冰球包层粒子在这三个波段的散射能力与包层粒子的内外径比有很大关系,水包冰球粒子的复折射率在三个波段随着频率的增大呈线性变化,但在毫米波段的实部变化不大;随着包层粒子的内外径比的不断增大,其散射强度、散射参数在红外波段和太赫兹波段不断增大,在毫米波段则减小。研究结论可对红外波、太赫兹和毫米波的气象应用以及相关检测技术提供参考。     

折射率和粒子尺度对大气气溶胶光散射特性的影响

采用Mie散射方法计算了小尺度范围内,0.65 m波长大气气溶胶粒子光学特性与折射率、粒子尺度参数的关系,并分析了折射率虚部对气溶胶粒子散射相函数的影响。结果表明:在小尺度范围内,气溶胶粒子散射特性受折射率、尺度参数影响较大,折射率实部和尺度参数对消光效率因子等非散射角散射参量的影响存在一定程度的对称性。同时还发现,在特殊散射角位置,无论对于单粒子还是对于多分散粒子群系统,气溶胶粒子（群）的散射相函数与折射率虚部基本无关,不同折射率虚部的散射相函数在前向散射方向存在交点,交点位置随粒子尺度参数的变化基本为高斯分布。随着粒子尺度参数的增大,交点位置向前向小角方向移动,并逐步趋于离散。这一结论对了解大气气溶胶粒子的散射效应具有一定的参考意义。     

气溶胶粒子特性和垂直分布对辐射的影响

数值模拟了在给定条件下气溶胶粒子群平均有效半径和折射率虚部不同时大气层顶的反射强度和到达地面的透射强度,以及不同气溶胶垂直分布对各高度层的反射、透射强度和辐照度的影响。结果表明,当大气气溶胶光学厚度相同时,气溶胶垂直分布对15 km以下的反射和透射辐射影响较大;气溶胶粒子群平均有效半径和折射率虚部越小,大气层顶的反射强度和到达地面的透射强度越大。因此,对于准确地计算大气辐射不仅需要考虑气溶胶总光学厚度,还需考虑气溶胶粒子群的平均有效半径、复折射率和气溶胶垂直分布;计算中若只使用气溶胶模型中的经验值会带来较大误差。     

基于用几何光学和米散射法的球形粒子前向散射特性计算研究

分别用几何光学(GOM)、Lorenz-Mie散射方法计算了0.55 m波段球形粒子的散射特性,并对两种计算方法的准确性进行了分析。研究了粒子尺度参数、折射率虚部对粒子0散射相函数的影响。结果表明:在粒子尺度参数大于60时,GOM计算的球形粒子的散射特性与Mie非常接近。在粒子尺度参数小于1 000时,两种方法得到的前向散射相函数与粒子尺度参数均成二次方关系,且计算结果基本一致;随着粒子尺度参数的增大,前向散射与尺度参数之间将逐步失去二次方关系。当粒子尺度参数大于10 000时,采用GOM方法得到的结果要比Mie散射方法的结果偏大;当粒子尺度一定时, 0散射相函数与折射率虚部之间呈先增大后减小的规律。     

多分散生物凝聚粒子10.6μm激光消光性能研究

基于弹道粒子-团簇模型,模拟了多分散生物凝聚粒子模型,采用离散偶极子近似方法计算了具有不同孔隙率、原始颗粒数量、粒径分布方式的多分散生物凝聚粒子模型的消光系数,分析了孔隙率、原始颗粒数量和粒径分布对凝聚粒子消光特性的影响。结果表明:多分散生物凝聚粒子的消光系数随着孔隙率的增大而减小;凝聚粒子包含的原始颗粒数量越多,粒径分布的均值越大,消光系数越大;粒径分布方差对消光系数没有明显的影响。本研究结果为全面理解生物凝聚粒子的消光性能以及生物消光材料的制备提供了参考。通过改变生物凝聚粒子的孔隙率、原始颗粒数量和粒径分布可以提高生物材料的消光性能。