Mie理论归一化散射光强的研究

采用了Mie理论分析了微球体光学元件的光散射性能，并对Mie理论中归一化散射光强Is的数学性质进行了理论分析，并给出了数值结果。研究了口径参数x与相对折射率m对归一化散射光强Is分布的影响，从而可以评价微球体光学元件对光的会聚及散射能力。结果表明半径较大、折射率较小的微球体光学元件对光的会聚能力较强。本结论为微光球体学元件的选择及性能分析提供了依据。     

基于Mie散射理论的微球体颗粒半径分析

为高效、经济、准确地对微球体颗粒的半径进行测量．基于Mie散射理论设计了一种测量装置。本文应用Mie散射理论对微球体颗粒光散射的性质进行了理论分析与数值计算．得出了散射光分布与入射光波长、微球体颗粒半径以及微球体相对折射率之间的关系。结果表明：入射光波长越小,散射光能量越集中分布在散射角较小的范围内;相对折射率的变化对散射光分布的影响不大：不同半径颗粒的散射光强的分布差异较大,因此通过测量散射光的分布可以确定微球体颗粒的半径．从理论上证明了该设计方案的可行性。结合理论分析与计算结果设计了一种用于测量微球体颗粒半径的装置,该装置具有结构简单、成本低、效率高等优点,可以用于实际测量,具有一定的实用性。     

基于Mie氏散射理论的石墨微球颗粒光散射特性研究

本文应用Mie氏散射理论对石墨微球颗粒光散射的性质进行了理论分析与数值计算,得到了消光特性与入射波长及粒子半径,散射强度与散射角以及散射强度与参数x的关系.结果表明,粒子的半径越小,其消光效果越好;入射波长越小,粒子的前向散射强度越强.因此,通过测量前向散射光的分布可以确定微球体颗粒的半径.     

粗糙球体和锥体目标激光散射非相干分量比

为了研究激光散斑对目标探测的影响,采用物理光学近似方法,进行了平面波激光照射在粗糙球体和圆锥体目标时对散射场统计特性的理论分析,推导了粗糙体目标散射场量的二阶统计矩, 数值计算了粗糙球体和锥体的非相干散射分量比随粗糙度、散射角、半径及目标材料的变化情况。结果表明,散射角的变化对粗糙球体散射非相干分量比有影响,粗糙度变大,目标的非相干分量占总散射分量的比重越大;随着粗糙球体半径变小,球体表面越粗糙;圆锥体目标散射非相干分量比的峰值位置随粗糙度变化而不同,但其峰值均位于镜反射方向上;金属类材料比非金属抛光铝材料的非相干分量比小,且半径变化与非相干分量比成正比。该研究结果可为更复杂目标激光散射特性和激光散斑探测、识别的研究提供一定的参考价值。     

聚焦泵浦条件对受激布里渊散射反射率影响的理论分析

理论分析了聚焦泵浦条件对受激布里渊散射反射率的影响，获得反射率与透镜焦点位置、透镜焦距及泵浦光束半径的关系；受激布里渊散射阈值与透镜焦距的关系。理论与实验结果基本上一致。     

碳纳米颗粒悬浮液光限幅性能理论分析和数值模拟

碳纳米颗粒悬浮液作为一种宽带光限幅材料,在光限幅领域有很好的应用前景。为提高碳纳米颗粒悬浮液的光限幅性能,研究了其光限幅机理。基于等效球的米氏散射理论和介质的激光传输理论,在忽略多重散射情况下建立了碳纳米颗粒悬浮液散射系数和透过率理论模型。采用Matlab数值模拟了微气泡膨胀过程中微气泡的散射、消光和吸收效率因子的变化情况和散射光强随着散射角的变化规律,并研究了微气泡尺寸和悬浮液浓度对碳纳米颗粒悬浮液光散射的影响,样品厚度和悬浮液浓度对光限幅特性的影响。研究发现微气泡尺寸的增加可以显著增大散射系数,微气泡尺寸是影响碳纳米颗粒悬浮液光限幅性能的关键因素,研究结果为实验研究提供了理论指导。     

用于均匀照明的单片微透镜阵列面形设计

针对半导体光源不易均匀散射到一定的角度范围或均匀照射到确定平面上的问题,本文利用非成像光学方法设计了一种基于微透镜阵列的均匀散射透镜。该散射透镜由相同面元的微透镜周期性密排而成,微透镜单元为单曲面,根据不同应用,曲面面形可设计成不同的非球面形式。介绍了凸形、前曲面单片微透镜阵列的设计方法,并结合一些应用举例显示了该设计方法的可行性。最后讨论了凹凸面形、前后曲面微透镜阵列各自的应用场合及优缺点。     

轻霾天气下大气多次散射对激光通信的影响

为了了解多次散射对轻霾天气下大气激光通信的影响程度,建立了轻霾天气下大气多次散射的模型,并进行了分析,从理论上证明了在轻霾天气下前向散射对光接收的影响可以忽略。这为设计大气激光通信光收发系统提供了理论依据。     

旋转微椭球体光散射的研究

采用了Eikonal近似方法对旋转微椭球体颗粒光散射进行了理论研究，并把旋转微椭球用其等效的球来近似，进而应用Mie散射理论对旋转微椭球体颗粒光散射进行数值计算，并对计算结果进行了分析。结果表明，旋转微椭球体颗粒散射光振幅分布与其位置(θo、θo)、离心率及入射光波长有关，并与其内、外切球的光散射情况接近。     

塑料光纤激光打标散射点实验研究

塑料光纤（Plastic Optical Fiber,POF）纤芯散射点的形状和大小尺寸控制对基于半导体激光器（LD）和侧面发光POF的LCD背光源设计具有重要意义。研究了一种表面无损伤的POF纤芯散射点的激光打标方法,基于非成像光学的边缘光线原理分析了激光打标制作POF纤芯散射点的二次聚焦过程,推导出激光侧面入射在POF上表面时的焦点坐标的表达式计算式。实验研究了1.06 m波长激光在POF纤芯制作打标散射点时,激光光束半径（打标聚焦透镜高度）、激光功率和重复打标次数对POF散射点形状和体积尺寸的影响。纤芯内散射点的检测采用650 nm激光的散射光相对光强分布进行检测,通过显微照片的对比判断散射点的形状和尺寸。实验结果表明,POF纤芯散射点的形状决定于激光光束半径（打标聚焦透镜高度）,当聚焦透镜高度激光光束半径为束腰半径透镜焦距时,可以得到光纤径向细而长的条散射点;。当聚焦透镜高度小于聚焦透镜焦距时,在POF上下两个表面附近形成漏斗状散射点。而随着激光功率增大和重复打标次数增加,散射点的体积尺寸随着增加。单次打标时POF的激光损伤阈值约为80 W/mm2,而要使POF散射点具有稳定的细长条状,激光功率密度应大于140 W/mm2。     

基于Mie散射理论的磷化镓粒子散射特性

基于Mie散射理论,对磷化镓微球粒子从紫外光区到红外光区的光散射特性进行了数值计算与理论分析,得到了散射强度与散射角、粒子尺寸参数、偏振度与散射角以及光学截面与粒子尺寸参数的关系。结果表明,入射波长越长,粒子半径越小,散射越弱;并且在红外波段光散射很弱,在散射角90°方向上能观测到线偏振光,这为磷化镓材料的制备与应用提供了理论参考。     

机翼后缘电磁散射特性分析

采用多层快速多极子方法分析了梯形机翼后缘行波电磁散射和极化特性.针对机翼后缘半径和机翼展长等关键设计参数,建立了变参数模型并进行了多方案仿真分析,讨论了后缘半径和展长参数对机翼后缘行波在前向角域产生波峰的变化规律和散射量级.最后针对机翼后缘应用吸波材料的方案进行了计算分析,结果证明在机翼后缘应用吸波材料可以有效减缩后缘...     

激光后向散射法在测量湿蒸气中的应用研究

为了研究测量汽轮机内部湿蒸气特性,采用了基于后向激光散射法的测量新方法,得到不同角度不同位置湿蒸气散射光强度数据,从而得出湿蒸气相关参量,并求得湿蒸气水滴质量中间半径为1μm左右。结果表明,无湿蒸气时的空白数据对湿蒸气方法也有影响,需要修正公式;无论有无湿蒸气,30°的散射光光强均为60°的散射光光强的1.5倍左右,30°的散射光更明显适于测量。这一结果说明激光后向散射原理测量湿蒸气是可行的。     

非正交FD-TD法在二维涂敷导体TM散射问题中的应用

本文全面介绍了非正交FD-TD方法的基本原理,推导出了其稳定条件和数值色散方程,并对其数值色散特性进行了详细分析研究。用非正交FD-TD方法在正弦波激励下对无限长三角形导体柱TM散射电流进行了计算,与矩量法(MM)结果基本吻合,证明了其有效性。在此基础上对涂敷多边形导体柱的TM散射问题进行了计算,得出远区单站RCS结果,同时为了比较给出了分别用非正交FD-TD法和等效源法计算涂敷方形导体柱的散射场分布的结果。     

快速反演算法在汽轮机蒸汽湿度测量中的应用

为了解决汽轮机通流部分蒸汽湿度的在线测量问题,提出了一种基于散射相函数的半经验公式快速反演散射光强分布的计算方法。该算法采用MATLAB自带的cftool进行相函数的双高斯拟合,拟合误差低,且拟合函数可以快速得到Mie散射理论的近似解析解,即从散射光强分布到水滴质量中间半径的快速反演。结果表明,在约束水滴粒径范围内,得到了颗粒大小与散射比之间的半经验模型,对比实验测得散射比,吻合良好,且由半经验模型反演得到水滴质量中间半径为1.1μm。在一定条件下,可以有效解决蒸汽湿度的在线测量问题。     

火灾烟颗粒群多分散与单分散光散射模型的比较研究

基于T矩阵法,取入射激光的波长分别为300、633、800nm,对正庚烷火烟颗粒群分形结构的多分散模型、单分散模型以及等体积的球形模型的光散射Muller矩阵元素随散射角的分布特性进行了详细的比较分析。结果表明,当λ=300nm时,散射光能很好地反映正庚烷火烟颗粒凝团的分形结构及凝团中基本颗粒的分布特性;当λ=633nm时,正庚烷火烟颗粒群分形结构的多分散模型和单分散模型的光散射特性基本一致;当λ=800nm时,正庚烷火烟颗粒群3种模型的光散射特性趋于一致。     

基于脉冲光的布里渊散射阈值分析

针对连续分布式布里渊光纤传感器的传感特性与阈值问题,根据光纤中泵浦光与斯托克斯光之间耦合波方程,推导出布里渊散射阈值的关系式,通过计算分析该关系式与入射光的脉冲宽度、光纤半径和温度的关系,提出了基于脉冲光布里渊散射的阈值理论估算模型。在实验中,利用布里渊光时域反射仪系统,得出了脉冲光布里渊阈值特性,并与理论模型的结果进行对比分析,实验证明了该脉冲光阈值模型的结果与实验得到的布里渊阈值能够较好的吻合。