梯度折射率半透明等温介质层的表观发射特性

将伪光源迭加法与光线分裂跟踪算法相结合,通过模拟计算介质的内部发射和辐射传递,研究了梯度折射率(GRIN)半透明介质层的表观发射特性.考虑折射率为线性分布的情况,计算分析了等温情况下不同参数介质层的表观方向发射率和半球发射率,并比较分析了离散层数对计算结果的影响.     

各向异性散射梯度折射率介质层的热发射特性

将蒙特卡罗法和弯曲光线跟踪技术相结合,研究了各向异性散射性梯度折射率半透明介质层的发射特性,介质层具有镜反射半透明表面和漫射基底面．重点分析了散射反照率和散射相函数对介质层表观方向发射率和表观半球发射率的影响,结果表明对于线性折射率分布的介质层,当散射较为强烈时,表观半球发射率可随介质层光学厚度增大而减小,这种现象与以往研究的半透明体的情况有显著的不同．     

二维非线性梯度折射率介质的热辐射特性研究

发展了二维梯度折射率介质热辐射传递的数值求解方法,研究了非线性折射率介质的表观方向发射率.研究结果表明,采用本文方法计算二维梯度折射率介质的表观方向发射率,最大相对误差小于1.6%.通过研究发现,二维非线性梯度折射率介质的热辐射能够呈现非常明显的定向辐射的特征,我们定义这种现象为类相干发射.     

具有镜反射正弦表面的半透明介质层表观光谱发射特性

通过离散基底面并结合光线跟踪法,将伪光源迭加法应用于一侧为镜反射半透明正弦曲面、另一侧为漫射不透明基底面的半透明介质层表观光谱发射问题．给出了等温介质的表观光谱半球发射率与方向发射率分布,并分析了有关参数的影响．结果表明,伪光源迭加法对求解具有镜反射半透明正弦曲表面的半透明介质层表观发射问题具有很好的适应性     

逆正向蒙特卡罗方法及应用

在打破传统蒙特卡罗方法在光线跟踪计算时各个子过程连贯性的基础上,发展了灵活的逆正向蒙特卡罗法,进而利用该方法研究了介质的矢量辐射传输问题。通过建立一维梯度折射率半透明介质模型,模拟了大气层折射率分布,得到了考虑偏振时介质自身的Stokes矢量。研究结果表明,梯度折射率介质不同表面的发射率存在一定的区别,散射性介质在考虑偏振时表面发射率的结果与标量方法存在一定的差异。逆正向蒙特卡罗方法可用以解决矢量辐射传输这类复杂问题。     

红外隐身涂层发射率预测模型

针对红外隐身涂层发射率受颜料形状和涂层微结构等参数影响的问题,建立了基于有效介质理论和Kubelka-Munk理论的红外隐身涂层发射率预测模型.采用了Maxwell-Garnett有效介质近似模型,以Al作为颜料粒子,计算得到了含有空气和球形Al粒子的涂层等效折射率与波长的关系.从电磁波与颜料相互作用的机理出发,对涂层结构材料内部的后向散射效应进行了研究,结合几何光学理论计算了涂层的散射系数和吸收系数,以ZnS作为颜料粒子,定量分析了颜料形状和微结构参数对涂层发射率的影响,得出了涂层发射率与颜料粒子半径、体积百分比、等效折射率的关系.计算结果表明:该模型对红外隐身涂层的制备具有一定的指导作用.     

基于两种光纤介质模型的长周期光纤光栅传感特性分析

仿真分析了单轴晶体光纤的两层介质模型与三层介质模型所得纤芯模有效折射率的差别,并基于该差别对长周期光纤光栅的外界环境折射率、温度和轴向应变传感灵敏度进行了仿真分析。结果表明,对两层、三层介质模型的纤芯模,尤其对薄包层光纤有效折射率有较大差别;用两层介质模型和/或材料的折变系数计算所得的长周期光纤光栅的外界环境折射率、温度和轴向应变灵敏度有较大的误差,需应用三层介质模型以及模式的有效折变系数进行准确计算。据此计算了上述3种传感灵敏度与光纤包层半径及包层模序数的关系。为长周期光纤光栅传感器的分析设计提供了指导。     

红外隐身涂层发射率的仿真计算

建立了基于Kubelka-Munk理论的红外隐身涂层发射率仿真计算模型。以Al粉颗粒作为颜料粒子,采用Maxwell-Garnett有效介质理论计算分析了涂层的等效折射率与波长的关系。从电磁波与颜料相互作用的机理出发,采用几何光学理论计算得到了涂层的吸收系数和散射系数。定量分析了铝粉颗粒粒径以及体积分数对涂层发射率的影响。结果表明,该模型对红外隐身涂层的制备具有一定的指导意义。     

负折射率半透明薄膜的热发射特性研究

根据传输矩阵法和基尔霍夫定律研究了负折射率薄膜的热发射特性.较为系统地考察了相关参数对热辐射s偏振波的影响.研究结果表明,负折射率材料的热发射率随角频率的变化呈现复杂的振荡现象.同时也发现,它的发射率峰值有时在远离法线的区域.     

阴极耦合层对顶发射白光OLED器件光电性能的影响

为了分析不同阴极耦合层对顶发射白光OLED器件光电性能的影响,数值计算了半透明阴极组成的多层膜系(ETL/EIL/Mg:Ag/折射率匹配层)的透过率和损耗;同时,采用共阴极结构设计制备了顶发射白光OLED器件,并对不同折射率匹配层制备的顶发射白光OLED器件的光电特性进行了研究。结果表明:采用相同厚度LiF和Al2O3薄膜作为阴极耦合层时,多层膜系光学透过率和损耗曲线存在较大差异;在20mA/cm2电流密度下,随着观测角度的增大,采用LiF+Al2O3双层折射率匹配层制备的器件电致发光谱峰位发生蓝移,但在整个视角内,器件的色坐标均稳定在白光等能点附近,这表明顶发射白光器件的色坐标可以通过折射率匹配层调节,使得器件在较大视角范围均能实现白光发射。     

灰壁面与镜反射界面下线性折射率半透明平板内的辐射传递

研究了梯度折射率半透明介质内的辐射传递，采用弯曲光线跟踪法和伪 光源迭加法推导出一侧为灰壁面另一侧为镜反射半透明界面，具有线性折射率分布的发射－吸收性半透明介质层内的辐射强度。通过与文本的精确方法进行比较，进一步验证了以往对该类问题采用分层处理的可靠性。     

单折射率层缓变结构-维光子晶体的能带特性

利用特征矩阵方法研究了一类周期厚度变化的一维光子晶体的能带特性。该光子晶体保持其中一折射率层的几何厚度不变,而另一折射率层的几何厚度缓慢变化。研究表明,与通常的均匀结构光子晶体的带隙相比,这种光子晶体能使光子带隙拓宽。改变高折射率层的几何厚度,光子带隙的拓宽更为显著。在设计光子晶体时,可以根据需要,通过缓慢改变光子晶体某一折射率层的几何厚度可实现对光子带隙的控制。     

液晶分子取向对一维光学多层膜光子晶体透射谱的影响

比较研究了液晶分子平行和扭曲排列对TiO2 和SiO2 介质膜交替的一维光子晶体透射谱的影响。向列相液晶平行取向时,光子禁带中出现四个透过峰,中心波长约1 840、1 814、1 466、1 423 nm,加热器件,峰位蓝移,相邻的两个透过峰合二为一。向列相液晶扭曲排列时,光子禁带中出现两个独立透射峰,分别位于1 865、1 489 nm,加热样品峰位蓝移。液晶分子平行排列,液晶层折射率各向异性较明显,光子禁带具有两种偏振模式透过峰。液晶分子扭曲排列,液晶层折射率各向异性不明显,光子禁带只有独立透过峰。加热样品,液晶分子排列变化,引起液晶层有效折射率值改变,透过峰位移动。     

利用线阵CCD测量透明介质折射率

根据光线通过均匀透明平行平板介质时发生的横向位移特性,提出了一种利用线阵CCD和计算机自动测量此横向位移量,并很快计算出透明介质折射率的简单方法。采用He-Ne激光以入射角分别为30°、45°、60°和75°对K9玻璃的折射率进行了测量,测量中用曲线拟合法确定光斑的中心位置来获得偏移量,最终测量精度能够达到10-3量级。对实验方法误差进行了分析,提出了减小测量误差、提高测量精度的措施。     

3D refractograms and their application in diagnostics of gradient inhomogeneities

A new method for the visualization and diagnostics of transparent gradient inhomogeneities (3D laser refractography) is proposed. The method is based on the refraction of the structured laser radiation (SLR) in a transparent inhomogeneous medium, digital detection, and computer processing of 2D (in the transmitted radiation) and 3D (in the scattered radiation) refraction patterns. A scheme of the setup for the observation of 3D refractograms is presented, and a procedure for the construction of the refractograms using the experimental 2D refraction patterns of SLR is proposed. An algorithm for the reconstruction of the refractive index in the transient layer of stratified medium based on the 3D refractograms is described.     

介质折射率对光子晶体量子阱滤波性能的调制

为设计高品质的光学滤波器件,利用传输矩阵法理论,通过数值计算模拟的方法,研究垒、阱层介质折射率对光量子阱滤波带宽的调制机制,结果表明,光量子阱滤波带宽对垒、阱层介质折射率的响应相当灵敏:垒层高折射率介质的折射率越大,光量子阱的滤波带宽越窄;垒、阱层介质的折射率和的比值越大,光量子阱的滤波带宽越窄。光量子阱滤波带宽对介质折射率的响应机制,为提高光子晶体光学滤波器件的品质、性能提供方法依据,同时对光量子阱的理论研究也具有积极的指导意义。     

Wavelength-division demultiplexing using graded-index planar structures

In this paper, the authors propose a novel technique for wavelength-division demultiplexing using a graded-index planar structure. The device consists of three layers of the same bulk material: The two outer layers are homogeneous media with refractive indices n/sub 1/ and n/sub 2/, while the inner layer is an inhomogeneous medium where its refractive index is graded according to a certain profile. The proposed technique exploits the spatial shift that results from the material dispersion found in dispersive media such as silicon dioxide (silica). It is found that the graded-index structure produces a spatial shift that is much higher than that encountered in conventional prisms, provided a certain refractive index profile is chosen. Unlike graded-index fibers, it is found that the value of /spl alpha/ of the refractive index profile (/spl alpha/-profile) for the proposed device must be < 1 to get large spatial dispersion. A mathematical expression for the spatial shift between adjacent wavelengths is found by determining the path profiles followed by the different wavelengths as they propagate through the graded-index layer. Theoretically, it is found that any spatial shift can be obtained by either reducing the value of /spl alpha/ far below 1 for a fixed size of the structure or increasing the size of the structure for a fixed value of /spl alpha/.