太赫兹技术在烟尘与风沙探测中的应用

提出了利用波长更长的太赫兹波进行低能见度条件下的探测.从理论上计算对比了石墨材料对1.06μm、3～5 μm、8～12 μm以及337 μm波长或波段的消光性能(以质量消光系数(MEC)为例),发现石墨对337 μm波长的质量消光系数比前三者的低1～3个数量级;进行了实验测量,获得了337μm太赫兹波对一定浓度条件下石墨(模拟烟尘)和尘土的透过率,并以此计算得到其质量消光系数,发现石墨对337μm波长的质量消光系数比对1.06μm、10.6 μm波长的测量值低2个数量级.实验对比表明:337 μm太赫兹波具有较强的穿透烟尘和风沙的能力,能够弥补传统红外探测系统的不足,对生活生产、安全检查以及反恐等方面均具有潜在的应用价值.     

几种烟幕对CO2激光的衰减性能研究

分析了CO2激光在军事上应用的主要特性及烟幕对激光的衰减原理,阐述了在烟幕试验柜中测试烟幕对激光的质量消光系数的试验方法和主要步骤。测试了红磷、HC和石墨烟幕对CO2激光器发射的10．6μm激光的消光系数,并绘制了激光功率随时间变化的曲线。依据实验结果,石墨烟幕对CO2激光具有良好的消光作用,质量消光系数为1．284m^2／g;红磷烟幕对该波段激光具有较为明显的削弱作用,质量消光系数为0．603m^2／g;HC烟幕对该波段激光几乎没有衰减作用,质量消光系数小于0．1m^2／g。分析表明,烟幕对10．6μm激光的消光系数随入射光的功率增加而下降,空气湿度增加,则红磷和HC因幕的消光系数将明显增大。     

碳类烟幕材料对太赫兹波的衰减特性

为获得太赫兹波对碳类烟幕的穿透特性,采用压片法分别将不同比例混合的石墨粉和KBr、碳黑粉和KBr进行压片,利用太赫兹时域光谱仪在0.2~1.1 THz频率范围内测试压片样品的太赫兹透射光谱,进而获得样品在该频率范围内的吸收系数。研究发现:随着频率的增大,样品的吸收系数均逐渐增大,且在同一频率处,其均随碳类粉末掺杂比例的增加而增大;与石墨相比,相同掺杂比例的碳黑样品具有更大的吸收系数。结果表明,太赫兹波具有较强的穿透石墨烟幕的能力,但其对碳黑烟幕的穿透能力较弱,利用碳黑有望进行太赫兹波段烟幕的研制。     

纳米石墨烟幕对红外激光的消光特性研究

文中分析了纳米石墨作为烟幕干扰材料的吸波特性,在喷洒纳米石墨质量不同的情况下,利用烟幕箱测试了1.06μm和10.6μm两种波长激光透过率与时间的关系曲线,用滤膜称重法测量了纳米石墨烟幕在不同时间段的质量浓度,从而测得了纳米石墨对两种红外激光的平均质量消光系数,分别为1.2791m2·g-1和1.0252m2·g-1,表明纳米石墨对红外激光具有显著的干扰效果.     

沙尘暴对太赫兹波传播的影响

为研究太赫兹波在沙尘暴中的传播特性,应用Mie散射理论研究了太赫兹波段沙尘粒子的散射特性,得到沙尘粒子的散射效率因子、消光效率因子和吸收效率因子随粒径、太赫兹波长的变化关系。基于沙尘粒子尺寸的对数正态分布,数值计算了沙尘暴的太赫兹衰减。研究结果表明,沙尘的衰减随能见度的增大而减小,波长越小,沙尘暴引起的太赫兹波衰减越大;波长为40 μm时,沙尘暴对太赫兹波传播影响最大,浮尘对太赫兹波传播影响最小。低能见度沙尘暴对太赫兹波传播影响明显。     

膨胀石墨红外消光性能研究

膨胀石墨是一种新型多波段无源干扰材料.为测试膨胀石墨红外消光性能,在分析烟幕消光机理的基础上,利用烟箱测试了膨胀石墨烟幕对3～5 μm、8～12 μm两个波段红外的透过率与时间的关系曲线,用滤膜称重法测量了膨胀石墨烟幕在不同时刻的质量浓度,计算了膨胀石墨烟幕在两个红外波段的平均质量消光系数,分别为0.8013 m<'2...     

太赫兹波在烟尘气溶胶中的传播特性

随着太赫兹波技术的发展,对其在各种大气条件下的传播特性的研究是很有必要的。本文利用扩散限制凝聚模型(DLA方法)模拟了组成烟尘气溶胶的簇团粒子,并利用广义Mie理论(GMM)方法计算了不同基本粒子个数的单个簇团粒子对波长分别为30μm、35μm和40μm的太赫兹波的散射特性。另外本文还利用蒙特卡罗方法模拟计算了浓度较大的烟尘气溶胶对太赫兹波的衰减特性并将结果与波长为6.2μm的红外波段的结果进行比较,结果显示,太赫兹波在烟尘气溶胶中传播的衰减要小的多,这也说明太赫兹波更加适合在烟尘气溶胶中传播。     

太赫兹波在烟尘气溶胶中的传播特性

随着太赫兹波技术的发展,对其在各种大气条件下的传播特性的研究是很有必要的。本文利 用扩散限制凝聚模型(DLA 方法)模拟了组成烟尘气溶胶的簇团粒子,并利用广义Mie 理论(GMM)方法 计算了不同基本粒子个数的单个簇团粒子对波长分别为30μm、35μm 和40μm 的太赫兹波的散射特性。 另外本文还利用蒙特卡罗方法模拟计算了浓度较大的烟尘气溶胶对太赫兹波的衰减特性并将结果与波 长为6.2μm 的红外波段的结果进行比较,结果显示,太赫兹波在烟尘气溶胶中传播的衰减要小的多, 这也说明太赫兹波更加适合在烟尘气溶胶中传播。     

烟幕材料对太赫兹波的屏蔽特性研究

介绍了透射型太赫兹时域光谱系统实验装置和相关参数的提取方法,分别对绿色和黄色两种烟幕材料在太赫兹波段的光谱特性进行了实验研究,得到了这两种材料的折射率曲线和屏蔽效能曲线。实验表明,这两种材料对可见光和红外波段有较好的遮蔽特性,而对太赫兹辐射的屏蔽效能却较差,太赫兹侦察探测具有较强的抗干扰能力,能够弥补传统可见、红外探测系统的不足。     

不同行程下水蒸汽太赫兹传输特性

太赫兹波具有独特的性质和应用,却存在大气衰减等物理上的限制.由于太赫兹波在大气传输中主要衰减来自水蒸汽,文中采用太赫兹时域光谱技术,通过构建不同行程的太赫兹时域光谱系统(0.5m、1m、2m、3 m),在0.1~2.0 THz 频率范围内,分别对不同湿度的空气进行太赫兹时域光谱测量,获得了25 个水吸收峰和10 个太赫兹窗口.结果表明:随着传输行程或湿度的增加,吸收谱带被展宽、太赫兹窗口被压缩,为超宽谱太赫兹波的潜在应用提供依据.     

典型气溶胶粉体红外消光性能研究（特约）

气溶胶粉体是烟幕弹药的核心组成部分,其红外消光性能直接决定了烟幕的红外遮蔽效果。选择石墨粉和铝粉两种典型的气溶胶粉体作为研究对象,通过烟箱实验,测量了不同粒径的两种材料的质量消光系数,分析了粉体粒径对气溶胶红外消光性能的影响,探讨了引起两者红外消光性能差异的原因,考察了在烟箱实验中目标温度等因素对测试结果的影响。结果表明:对于所测试的几种样品,在同等条件下,气溶胶粉体粒径越小,其质量消光系数越大,红外消光性能也就越好;铝粉的红外消光性能要好于石墨的,1 000目铝粉的中红外（3.7～4.8 μm）和远红外（7.5～14 μm）质量消光系数为分别为1.78 m2/g和2.01 m2/g,显著优于1 000目石墨粉体的值（1.02 m2/g和1.01 m2/g）,石墨与铝粉之间的分散性、径厚比和折射率等特性的差异是导致这一现象的主要原因;烟箱实验中,目标和背景的初始温度对测试结果影响较大,应该对它们进行合理设置,以提高测量的准确性。     

石墨烯远红外消光性能测试研究

为了研究石墨烯的红外消光性能,采用氧化还原法制备了石墨烯,并通过扫描电镜图像、X射线衍射图谱确认了石墨烯的结构;利用烟幕箱实验和溴化钾压片法,测试了石墨烯的红外消光性能,并在同等条件下与石墨、碳纤维的消光性能进行了比较。结果表明：石墨烯在远红外波段的红外消光性能非常优异,对于8～14μm远红外波段,其平均质量消光系数约为2.10 m2/g,是同等条件下石墨平均质量消光系数的2.39倍,碳纤维的3.56倍,比传统的碳材料烟幕具有更好的红外干扰能力;溴化钾压片测试也表明,石墨烯在中远红外波段均表现出非常好的红外消光能力,优于传统碳材料烟幕。     

基于蒙特卡罗方法的烟幕透过率计算与分析

烟幕透过率是表征烟幕干扰性能的重要参数。以等效粒径为0.1μm的石墨为例,就不同形状的石墨粒子组成的烟幕,基于蒙特卡罗方法对烟幕透过率进行了数值计算。利用Mie散射理论和离散偶极子近似(DDA)方法分别计算了球形粒子、椭球形粒子和圆柱形粒子对1.06μm波长的入射光单次散射的消光参量。对于入射光在烟幕中的传输,建立了蒙特卡罗模拟计算模型,利用MATLAB语言编制了相应的计算程序,给出了不同纵横比的椭球形粒子和圆柱形粒子相应的烟幕透过率计算结果,并和等体积球粒子相应的烟幕透过率进行了比较分析。结果表明:透过率与烟幕中粒子形状、粒子数密度、入射光的入射角度及烟幕厚度有关,粒子形状越偏离球形,对应透过率越小。     

红磷烟幕对10.6 μm激光的消光系数测试研究

论述了红磷烟幕的成烟过程与遮蔽特性。在烟幕试验柜中测试了红磷烟幕对两种入射功率10．6μm激光的质量消光系数和红磷烟幕的粒度分布规律;根据米氏散射理论计算了单个红磷烟幕粒子对10．6μm激光的吸收效率因子、散射效率因子和消光效率因子。结果表明：红磷烟幕对入射功率分别为0．552、1．032W的10．6μm激光的平均质量消光系数分别为0．6027、0．5739m^2／g。成烟5min时红磷烟幕粒子的平均直径为2．47μm。研究表明,红磷烟幕对10．6μm激光的消光作用以吸收效应为主,其质量消光系数随浓度的增加而下降。同等条件下入射光的功率越大或空气的相对湿度越小．则红磷烟幕的消光系数就越小。     

多波长激光的大气消光系数相关性及实时反演计算研究

利用Mie散射理论并结合激光多点断层测量技术,得到了不同波长消光系数之间的相关关系.使用自主研制的激光遥感式后向散射能见度测量仪,利用实测数据得到了波长为1.06μm激光的大气消光系数,进而利用不同波长消光系数间的相关关系实时反演计算了波长为0.532μm、0.86μm、1.57μm和3.47μm激光的大气消光系数,并与实测波长为0.532μm的大气消光系数进行了比对,结果表明可以使用大气消光系数相关性实时反演计算红外辐射大气传输并建立红外辐射实时大气传输修正模型.     

石墨烯红外波段复折射率及消光性能研究

石墨烯是一种新型二维纳米碳材料,在红外干扰方面具有很大的潜在应用价值,其红外消光特性值得深入研究。文中利用红外椭偏仪测量了石墨烯压片在红外波段的椭偏参数,计算得到其红外波段的复折射率,采用离散偶极近似(DDA)方法计算了石墨烯在2~14 μm波段的效率因子、消光系数与入射波长、粒子直径和厚度的关系。计算结果表明,石墨烯在2~14 μm波段具有优异的红外消光性能,其消光性能主要取决于材料的吸收性能,吸收作用大于散射作用,同时粒子对近、中红外辐射的消光性能明显好于远红外波段;消光效率因子和消光系数随波长增加逐渐减小;消光效率因子随粒子直径的增加而增大,近、中红外波段的消光系数大于远红外波段,其中直径0.25~1 μm粒子的消光系数最大,直径1~4 μm粒子的消光系数随直径增加逐渐减小,直径大于4 μm的粒子对各波段红外的消光能力受粒度变化的影响很小;消光效率因子随粒子片层厚度的增加逐渐增大,近、中红外波段的消光系数随厚度的增加有所减小,而远红外波段的消光系数受粒子厚度变化影响不大。     

火灾烟雾的多波长衰减特性研究

采用多波长激光同时与火灾烟雾与非火灾气溶胶相作用，研究了火灾烟雾对波长激光的衰减特性，得到了熏香烟雾和柴油明火烟雾等5种典型火灾烟雾和非火灾气溶胶的3对波长消光系数比的数值。结果表明，消光系数比反映了气溶胶粒子对两个波长激光衰减的相对程度，仅与气溶胶本质特征有关，不同烟雾气溶胶的消光系数比的数值有明显差别。     

水雾中1.06 μm激光辐射的衰减特性

通过试验研究了1.06 m激光辐射在水雾环境中的衰减特性。定量测量了不同气象光学视程（MOR）的水雾对1.06 m激光辐射的衰减程度,计算了水雾环境下的1.06 m激光辐射的等效MOR。分别采用试验数据和经验公式计算了1.06 m激光辐射在不同能见度条件下的消光系数。通过对比发现由经验公式计算的消光系数存在明显偏差,尤其是在低能见度条件下。基于试验数据,推导了一种以可见光能见度为输入的消光系数计算公式,对估计云雾环境下近红外光辐射的衰减特性具有重要参考价值。     

1.54μm与1.06μm激光外场测距比较实验

本文报道了在国内首次实现1.54μm喇曼激光测距,并与1.06μm Nd:YAG激光测距机进行了大气传输性能及穿透烟雾能力外场测距比较实验。     

MQW DBR lasers with monolithically integrated external-cavity electroabsorption modulators fabricated without modification of the active region

In this letter, we report the design and operation of multiple-quantum-well distributed Bragg reflectors (MQW DBR) lasers with monolithically integrated external-cavity electroabsorption (EA) modulators without modification of the active region fabricated using only a single growth step. Devices were fabricated with operating wavelengths of 1.06, 1.07, and 1.08 /spl mu/m, which are red-shifted from the material gain peak wavelength (/spl lambda/=1.05 /spl mu/m) by 100, 200, and 300 /spl Aring/, respectively. The /spl lambda/=1.06-/spl mu/m device has a continuous-wave (CW) threshold current of 16 mA and a slope efficiency of 0.09 W/A from the modulator facet, while the /spl lambda/=1.08 /spl mu/m device has a CW threshold current of 33 mA and a slope efficiency of 0.40 W/A from the modulator facet. The /spl lambda/=1.06-, 1.07-, and 1.08-/spl mu/m device exhibits an extinction ratio of /spl ges/20 dB at a modulator bias of 1.0, 1.4, and 2 V, respectively.