红外双向反射率测量应用及研究进展

本文介绍了双向反射分布函数(BRDF)的概念和测量方法。分析并评述了双向双射 率测量在一些领域诸如:植被长势检测、国土资源遥感、环境气候监测及抑制杂散光等方面的应用。最后展望了该技术在现代国防军事领域中的广泛应用前景。     

河口悬沙粒径对遥感反射率影响的理论分析与实验观测

为了尽可能减少野外测量的不确定性可能带来的影响,研究设计了一个基于实验水桶稳定观测平台及可控制条件下的光谱辐射测量实验.采用典型高浊度河口-长江口和黄河口的泥沙颗粒物作为研究对象,理论分析了悬浮物粒径与后向散射系数、遥感反射率的定量关系,实验观测了悬浮颗粒物粒径对遥感反射率的响应变化.实验结果可为河口二类水遥感建模及粒径在遥感模型中的参数化表达提供参考依据.     

腔面反射率对超辐射发光二极管输出特性的影响

本文用耦合速率方程,从理论上分析研究了超辐射发光二极管(SLD)的功率输出特性。主要讨论了腔面反射率对其功率输出特性的影响。研究结果表明,半导体激光器(LD)存在一最佳输出功率腔面反射率,随腔面反射率的降低,SLD的功率曲线斜率减小,输出功率降低,光谱调制深度减小。增大后腔面反射率可以提高SLD的输出功率,减小其工作电流。由于腔面反射率的降低,前后传输的光子在有源区内的分布的对称性发生了变化,表现为非均匀性,后向传输波大于前向传输波。最后,把理论计算结果同我们研制的1.3μm徐层结构超辐射发光二极管的实验结果作了比较,得到了较好符合。     

1.064μm波长卷云反射率的模拟研究

为了给激光测距、激光对大气的探测等实际工程应用提供理论依据,采用逐线积分方法计算大气分子吸收,结合离散纵标法,并耦合卷云的单次散射特性,对由实心六棱柱状冰晶粒子组成的卷云在波长为1.064μm时的散射特性和辐射特性进行了理论分析,得到了该波长上激光在卷云中传输时的反射率随入射光源的位置、观测器的位置以及卷云参量(云光学厚度、粒子尺度等)的关系。结果表明,卷云在1.064μm附近对激光的主要影响是散射,吸收在消光中占了很小的部分;其次,卷云的散射明显改变了光辐射的空间分布,散射的方向变化主要由卷云的散射相函数以及光线入射角度和观测角度决定。这一结果对实际工程应用(比如激光测距、激光对大气的探测等)是有帮助的。     

基于大气辐射传输模型的地物偏振反射率反演方法

提出一种基于大气矢量辐射传输模型的地物偏振反射率反演方法.利用辐射传输模型,建立地表反射率、观测条件与传感器入瞳处辐亮度偏振态的查找表,再进行查找表反查及数值计算,完成偏振反射率反演.验证实验表明,典型地面目标物的偏振反射率反演精度可达到90%.     

光纤扰动气体传感中折射率对反射率的影响

研究了光纤扰动气体传感时,气体浓度的变化直接引起其折射率的变化,光能量在光纤中以反射的形式传输,因此其反射率直接影响光纤中能量的变化,分析了折射率对反射率的影响,导出了反射率与折射率的关系式。     

白光 LED 封装材料的光学特性对光通量的影响

封装材料的光学特性是影响白光 LED 光通量的主要因素之一,基于蒙特卡洛非序列光线追迹的方法,应用专业光学仿真软件 Lighttools 系统地研究了硅胶折射率、荧光粉颗粒粒径、反光杯表面反光类型及反光率几种光学特性条件下的白光 LED 光通量。研究结果表明：硅胶折射率存在最优值（n=1.48）使得白光 LED 光通量最大;在相同色温的前提下荧光粉颗粒粒径与光通量成反比关系;漫反射表面对于光通量的提高优于镜面反射,同时光通量均随着反光率的升高而升高,这些规律对于实际生产研究具有指导意义。     

水云多角度偏振辐射特性研究

由球形水滴组成并分布在大气底层的水云,对全球辐射平衡和气候变化有重要的影响,其影响程度取决于水云本身的微物理特性和光学特性.在对近红外通道0.865μm波长处水云光学特性研究的基础上,采用矢量辐射传输方程模拟分析了大气层顶归一化辐射强度和归一化偏振辐射强度对水云微物理特征、光学特征和地表反照率的敏感性.模拟结果表明,光谱的多角度偏振遥感信息能够更有效地体现出水云微物理特征和光学特征,可以利用多角度偏振遥感信息反演各种云参数.为利用多角度偏振遥感数据反演水云各种微物理量提供了理论基础.     

衬底和退火处理对NiFe薄膜瞬时反射率的影响

用磁控溅射法制备Ni_(80)Fe_(20)薄膜,用中温管式炉对NiFe薄膜进行500℃退火处理,用X射线衍射(XRD)仪对退火后的薄膜进行结构分析.运用飞秒激光泵浦-探测技术研究了衬底和退火处理对NiFe薄膜瞬时反射率的影响.实验结果表明:硅片和K9玻璃衬底对20nm厚NiFe薄膜的瞬时反射率曲线影响较小,对40nm和60nm厚NiFe薄膜的瞬时反射率曲线影响较大;经退火处理后的NiFe薄膜的瞬时反射率曲线由小于5ps的时间尺度和大于5ps的时间尺度两部分组成.     

单模光纤中微扰对基暗孤子传输特性影响的研究

本文研究单模光缍中微扰对基暗孤子传输特性的影响，导出了基暗孤子参数随传输距离演化的方程组，具体讨论了光纤小损耗效应。     

粗糙基底上涂层的极化双向反射分布函数

为了有效检测光学基底和镀膜后的光学元件质量,根据微面元电磁散射理论建立了一阶极化光散射模型,推导求解出其极化双向反射分布函数,获得了极化双向反射分布函数PP项与散射角和方位角的三维关系。数值模拟分析了入射角、基底粗糙度及不同涂层厚度对极化双向反射分布函数的影响。数值结果表明:极化双向反射分布函数与入射角、相关长度、均方根高度及涂层厚度均成反比。P极化入射产生的P极化双向反射分布函数强烈依赖于入射角、散射角和方位角。布鲁斯特角的位置随着入射角的增加逐渐向散射方位角小的方向移动。     

涂层材料的偏振光谱反射特性分析

绿色涂层是重要的军事伪装材料。本文基于偏振探测理论,通过高光谱反射偏振实验测量,对比分析了深绿与中绿两种涂层材料的反射与偏振特性,得到了它们的二向反射函数、线偏振度随波长的变化规律,以及二向反射函数BRF与线偏振度DOLP之间的相互关系。结果表明:(1)相比近红外波段,两种涂层在可见光波段的BRF差异较明显,镜面反射的探测角较容易区分两种涂层;(2)当入射角不变时,涂层线偏振度随着探测角增大而增大;随着入射角的减少(或镜面反射的探测角减小),深绿与中绿涂层的DOLP差异增大;(3)涂层的BRF与DOLP的变化在400~1000 nm波段具有负相关性。     

基于深度学习的钢材金相图像晶粒度等级评定方法

准确地评定钢材金相组织晶粒度等级能检测材料劣化情况,保障设备的服役安全。针对传统人工评定钢材金相组织晶粒度等级的方法耗时久且易受人工经验影响,评价结果一致性差且不可重复等问题,提出了一种基于深度学习的钢材金相晶粒度等级评定方法。在U-net模型上添加跳跃连接层并减少下采样次数来提高模型的分割准确率并减少网络参数量,在117张验证集上的像素准确率达93.86%,平均像素准确率(mean pixel accuracy,MPA)达86.89%,网络参数量仅为2.02 M。对晶界预测结果进行数字图像处理并结合截点法进行晶粒度等级评定,在测试图像上评定钢材晶粒度等级平均耗时仅8.3 s/张。与人工评级方法相比,本文方法具有准确性、高效性及可重复性。     

基于半球空间光纤阵列的双向反射分布测量

提出了一种基于半球空间光纤阵列的双向反射分布函数(BRDF)测量方法与系统.将多根光纤组成的阵列均匀分布于一半球面上,使球心处物体表面反射的光在三维空间中的角分布转换为同一平面上的二维图像,经CCD采集及相应的数据处理,可实现对物体表面双向反射分布函数的快速测量.同时,利用光纤将照射激光束传输到物体表面待测点,并通过光纤的弯曲角度可改变光束的入射角.利用该测量系统对不同材质、不同加工工艺的物体表面的激光反射分布进行了初步的测量和分析.结果表明,相比传统的扫描式测量系统,该测量系统在提高测量速度的同时,避免了由于光源功率的起伏和探测器响应度的涨落所引起的测量误差,且结构简单,使用方便.     

Effects of grain size from millimeters to nanometers on the flow stress of metals and compounds

The effect of grain size d from millimeters to nanometers on the flow stress σ of metals and compounds is considered. The data for metals indicate three grain regimes: I (d≥1 μm), II (d ≠ 10–1,000 nm), and III (d<∼10 nm). Grain size hardening occurs in I and II and grain size softening occurs in III. The data for compounds suggest similar regimes, but are too limited for positive identification. The physical mechanisms governing each regime are discussed. The data for regime III are in reasonable accord with the mechanism of grain boundary shear proposed by Conrad and Narayan.     

Correlating discrete orientation and grain size to the sputter deposition properties of tantalum

Recent findings indicate that the erosion behavior of tantalum sputtering targets varies across regions of different discrete crystal orientation. Specifically, bands of sharp, localized (100) texture amid the microstructure and aligned parallel to the sputtering surface of planar tantalum targets have been shown to resist erosion. Referencing theoretical models and characterization studies of wrought tantalum, this paper explores the relationship between discrete crystallographic texture and grain size of tantalum with respect to the physical erosion behavior of tantalum sputtering targets. The findings demonstrate that both grain size and preferred orientation contribute to the deposition behavior of tantalum. Also, controlling both the microstructural and textural homogeneity are key to assuring the reliability of Ta targets and the subsequent integrity of the sputter-deposited thin films.     

双层组织模型中漫反射光与内层光学参数关系

研究了双层组织光学参数变化对组织表面漫反射情况的影响规律.采用一个简化的生物组织双层模型,利用Monte Carlo方法和实验进行了研究.结果表明表面漫反射光随内层吸收系数增加而减小,随内层散射系数增加而增强,特别是内层吸收系数或散射系数为小值时,表面漫反射光对内层吸收系数或散射系数的变化非常敏感.