团聚形核壳结构冰晶粒子的激光散射特性

地空链路无线光通信链路上,云层是影响激光传输散射特性的主要因素之一,主要是由水滴、冰水或者具有其他混合的核壳结构冰晶粒子等组成。建立了考虑晶核以及中间混合层结构的2、8和39个球形核壳结构团聚冰晶粒子模型,分析了晶核尺寸对于理想团聚形核壳结构冰晶粒子消光、吸收和散射系数的影响;且通过对均匀混合层折射率的计算,对比了纯冰晶、理想核壳和考虑中间混合层的核壳三种多球团聚形冰晶粒子散射强度随散射角度的变化情况。数值结果表明:理想核壳结构和中间混合层的核壳结构对冰晶粒子的散射特性影响较大;相同条件下,三种不同团聚形核壳结构冰晶粒子消光、吸收和散射系数存在显著差异。该研究结果对冰晶粒子的散射特性研究结果更为精确,为开展无线光信号在随机分布冰云中的传输分析奠定理论基础。     

无线光通信中紫外散射传播特性的研究

结合大气散射理论,引入不同天气条件下的散射相函数和散射粒子半径两个参数,在长球面坐标系上修正了紫外光大气传输单次散射模型.仿真了正常、霾、雾、雨四种天气条件下的该散射模型的冲激响应,分析计算了这四种天气条件下的发送仰角、通信距离与接收光信号之间的关系.结果显示紫外大气传播中通信距离受天气影响较大,通信速率受天气影响较小.     

核壳双层颗粒的外层介质对散射光的影响

简要介绍核壳双层颗粒的散射理论 ,利用数值计算探讨波长不同时核壳双层颗粒与单层颗粒散射光的不同 ,详细分析核壳双层颗粒外层介质的厚度、折射率对整个核壳双层颗粒散射光的影响     

中红外区基质折射率对碳化硅颗粒散射强度的影响

基于Mie散射理论,对不同基质中的碳化硅材料散射强度进行数值计算与理论分析,得到了中红外波段反常色散区和正常色散区中散射强度的分布特征,揭示了入射波长、基质折射率与散射强度分布的内在规律。研究结果为该材料在中红外区的开发和应用提供了理论依据。     

散射效应对FSO-OFDM系统的影响研究与仿真

为了研究了大气散射效应对光信号的影响,以雨粒子为例,从其物理特性出发,应用Mie散射理论和Joss雨滴谱分布,计算了雨粒子对光波传输的衰减,在此基础上分析了光散射效应对自由空间光通信-正交频分复用系统性能的影响。结果表明,在散射信道中,自由空间光通信-正交频分复用系统的性能主要取决于散射造成的光强度起伏方差,其次为散射造成的光强度衰减系数。     

Ag@Au核壳SERS基底的优化设计

表面增强拉曼散射（Surface Enhanced Raman Scattering, SERS）技术在食品检测中发挥着重要的作用,该技术的核心在于基底的优化,所以开发新型基底是目前研究的热点课题。采用金银两种纳米复合材料,研究核壳式纳米结构的SERS基底,用有限元法对Ag@Au的结构进行电场强度的仿真,模拟在不同核壳半径、厚度以及散射光照的条件下场强的变化,计算SERS增强因子,与其他类型纳米结构进行比较。仿真实验表明,采用Ag@Au核壳结构作为SERS基底,在波长为523 nm、核半径为38 nm、壳厚度为0.5 nm时,增强效果最好,增强因子是7.47×10⁹。因此,Ag@Au核壳式SERS基底具有广泛的应用前景。     

散射相函数对水下无线光通信系统检测性能的影响

为了验证海洋光学界采用的散射相函数在水下无线光通信(UWOC)系统关键性能指标仿真中的准确性,基于Monte Carlo方法,通过仿真研究了5种近似相函数在3种典型水质中对UWOC系统接收机误比特率(BER)的影响,以期获得不同水质条件下适合于UWOC系统信道仿真和系统性能检测的相函数模型.研究结果表明:Sahu-Shanmugam (SS)和Fournier-Forland(FF)相函数对BER仿真的影响最小;Henyey-Greenstein (HG)和Two-Term Henyey-Greenstein(TTHG)相函数对BER仿真影响则和水质有关;而Haltrin相函数的BER仿真偏差最大.     

偏振状态下微粒的Mie散射特性研究

为了研究偏振状态下球形微粒的Mie散射规律,采用一种连分式向前递推的高精度算法,通过matlab编程计算,对单个微粒和微粒群进行研究,主要分析了小尺度范围内球形微粒的吸收性、粒径分布对散射光分布规律的影响,直观的表示出Mie散射分布规律,有助于Mie散射理论基础的研究和应用。     

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。     

非球形簇团核壳结构粒子的激光散射特性

在冰晶粒子异质核化理论基础上,建立了椭球形、六角平板和六角棱柱3种簇团形核壳结构冰晶粒子模型,利用离散偶极子近似法(DDA)数值计算同一入射波长下,有效尺寸对核壳结构冰晶粒子消光效率、吸收效率和散射效率的影响、中间均匀混合层对核壳结构冰晶粒子散射强度的影响以及Mueller矩阵元素随散射角度的变化情况。数值结果表明:随着有效尺寸的增大,椭球形、六角平板和六角棱柱3种簇团形核壳结构冰晶粒子的消光效率、吸收效率和散射效率随着有效尺寸的增大分别呈现不同的变化趋势;在相等尺寸条件下,散射强度随散射角度的变化情况与粒子形状有密切关系,且相比于椭球形和六角平板两种簇团形核壳结构冰晶粒子,六角棱柱核壳结构冰晶粒子的前向散射强度最大,散射强度随散射角度的变化曲线振荡更明显。根据Mueller矩阵元素随散射角度的分布情况,可以看出六角棱柱簇团形冰晶结构的散射方向最明显,前向散射强度最大,六角平板和六角棱柱簇团形冰晶结构的Mueller矩阵元素相对球形和椭球形在后向散射场区域的偏差更明显。论文的研究结果为进一步分析复杂冰晶粒子的散射特性,开展高空云层中各种复杂几何形状簇团冰晶粒子的散射特性研究和分析提供支持。     

非球形冰晶在94/220 GHz毫米波的散射特性模拟计算

针对94/220 GHz双频雷达的数据处理,分析了不同形状冰晶对这两个波段的单散射特性及衰减特性,探讨了单形状冰云及具体冰云模型的回波特性,结果表明:1)当冰晶较大时,冰晶的后向散射及衰减对冰晶形状较敏感,相同最大尺度下,六角形冰晶后向散射及衰减最大、子弹花次之、雪花最小;2)单形状冰晶云的雷达反射率因子对冰晶形状、冰水含量、滴谱的中值尺度较敏感,同样滴谱条件下,220 GHz的衰减系数约是94 GHz的5~25倍;3)具体冰云模型的雷达反射率因子随粒子浓度、冰水含量、中值尺度增加而增加,对粒子谱的形状参数敏感性较低.     

对流层太赫兹波散射特性研究

基于Mie散射理论分析了球形近似下对流层气溶胶粒子对太赫兹波段的散射特性。通过模拟对比,得出对流层四种粒子在太赫兹波段的散射能力。研究发现,粒子的尺度参数对散射强度的影响比较明显,随着粒子尺度参数的增大,散射相位函数振荡越强,散射强度逐渐变大;散射光逐渐前向集中于更小的角度;曲线越来越尖锐,且出现了更多分叶。仿真给出了波长对散射参数的影响。本文利用Matlab给出了四种粒子太赫兹波段的散射仿真,研究结果对太赫兹技术在气象相关领域的应用具有一定的参考价值。     

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。     

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。     

微米镍粉在太赫兹波段的Mie散射特性研究

为研究微米镍粉对太赫兹波的屏蔽效果,本文运用Mie氏散射理论,数值计算了微米镍粉在太赫兹波段的散射特性。研究获得了光学截面与粒子半径和入射波长、散射强度与散射角和粒子尺寸参数x的关系曲线。结果表明,微米镍粉在太赫兹波段的消光作用以散射为主;粒径对镍粉的消光效果有很大影响,可以通过控制粒径来设计具有太赫兹屏蔽效果的材料。随粒径的增大,消光截面先增加再振荡降低最终趋近于一定值;粒径越小散射强度越低且散射光强集中分布在散射角较小的范围内。     

F-近似下颗粒的多重散射计算公式的改进

利用多重散射基础理论和修正的Fraunhofer近似及其相位函数,我们对过去F一近似下得到的颗粒的多重散射计算公式进行了改进.与理论值的相对误差的计算表明,我们的公式的准确性较原公式有了较大程度的提高.此外,我们也发现,随着光学厚度增加,多重散射光强的角分布的震荡减弱.     

多分散气溶胶凝聚粒子散射特性的数值计算

基于簇团-簇团(Cluster-Cluster Aggregation,CCA)模型,结合气溶胶谱分布函数,模拟了多分散气溶胶凝聚粒子.利用离散偶极子近似方法,数值计算了多分散气溶胶凝聚粒子散射强度的角分布,对比分析了多分散和单分散气溶胶凝聚粒子散射特性的差别,并讨论了散射强度随入射波波长和入射角变化的规律.结果显示:多分散和单分散气溶胶凝聚粒子的散射特性截然不同,凝聚粒子中原始微粒的粒径、入射波长、入射波的入射角等因素都将影响气溶胶粒子的散射特性.多分散凝聚粒子模型更接近实际气溶胶粒子,结果可为全面理解和研究气溶胶粒子散射特性提供参考和有效的计算方法.