离散偶极子方法研究雾霾随机簇团粒子的光散射特性

分析硫酸、硫酸、硝酸盐、碳和有机碳等组成的雾霾污染物簇团,基于团簇 -团簇凝聚模型(CCA),对簇团粒子的随机三维结构进行了模拟,构建不同成分,不同形状簇团粒子,在此基础上运用离散偶极子近似法计算了雾霾簇团粒子的光散射性质,进而仿真计算了不同形状的雾霾簇团粒子的光学散射,分析了雾霾簇团粒子散射场强度随散射角、效率因子与尺度因子变化关系,偏振度随散射角的变化结果。计算结果可用于分析大气雾霾特性和大气光传输特性。     

随机取向内外混合凝聚粒子辐射特性

采用离散偶极子近似方法对随机取向混合凝聚粒子在内外混合状态下的光学截面、单次散射反照率以及非对称因子等辐射特性参量进行了数值计算,详细讨论了混合方式、混合比等因素对混合凝聚粒子辐射特性的影响。研究表明,混合凝聚粒子的混合方式对非对称因子的影响非常大,对散射截面和单次散射反照率的影响比较大,但是对吸收和消光截面的影响不明显。随着凝聚粒子中基本粒子粒径和数量的增大,非对称因子、散射截面以及单次散射反照率受混合方式的影响变得愈加明显。此外,混合比的变化对不同混合状态下的凝聚粒子的辐射特性参量均存在不同程度的影响,并且此影响随着基本粒子粒径和数量的变化而显著变化。混合比相同情况下,所有外混合凝聚粒子的散射截面均大于内混合凝聚粒子的散射截面,而单次散射反照率却相应减小。     

基于颜色描述的快速视频去雾算法

雾霾天气下拍摄的图像,由于大气中混浊悬浮物对光的吸收和散射的影响,导致"透光"强度减弱,图像能见度严重降低,许多特征被覆盖或模糊,限制和影响了可见光视觉系统工作效用的发挥.研究针对低能见度天气下,可见光视觉系统工作受限的现实,从雾天图像退化模型出发,通过发掘颜色分布与透射率两者之间的约束关系构建透射率求解方程.之后,通过对大气光值在线更新和马尔可夫随机场模型,实现对大气光及透射率的时空连续性约束,解决复杂场景以及天气条件下可见光视觉系统工作的适应性与稳健性问题.实验结果表明,所提算法可以有效地提高低能见度条件下的成像距离,视频图像去雾后忠于原始图片颜色分布,无色彩失真,可为后续高级视觉任务提供良好的图像基础.     

激光在粉尘媒质中传输的模拟实验研究

为克服大气信道的随机性,重点研究单一介质对光束传输特性的影响。建立了室内模拟实验系统,在此基础上对不同浓度、不同种类的粉尘颗粒进行模拟传输实验。根据实验测量数据拟合出粉尘浓度与透射率满足指数关系,符合朗伯-比尔定律。测试数据结果与大气散射理论相符合,实验结果和实验方法对研究大气对光的作用具有一定的参考价值。     

不同送风方式对冷板系统中室内空气品质的影响

采用计算流体力学(CFD)方法,模拟了在冷却顶板 置换通风联合空调系统(CC/DV)以及冷却顶板 混合风联合系统(CC/MV)两个模型中室内的空气温度、速度和粒子的分布情况。通过对模拟结果进行讨论,分析了粒子分布特征,结果表明:混合通风比置换通风能更有效的排除地面产生的扬尘,大颗粒污染物在置换通风气流场中比小颗粒污染物容易沉积,而在混合通风气流场中大小颗粒的分布区别不大。     

粒子形态对浑浊介质后向散射光偏振特性的影响

偏振光在浑浊介质中传输的偏振特性的研究对实现各类偏振光技术具有重要意义。建立一种非球形粒子介质模型,并采用T矩阵法和矢量蒙特卡罗模拟相结合的方法,计算分析含不同非球形粒子的介质中的偏振光经过多次散射形成的后向散射光的偏振特性。按照介质所含非球形粒子的尺寸分为瑞利散射粒子介质和米氏散射粒子介质。结果表明:瑞利散射粒子介质中,不同粒子形态对线偏振光和圆偏振光的后向散射光的偏振特性的影响不显著,线偏振光保偏能力优于圆偏振光,线偏振方向得到保持,而圆偏振光旋性发生改变;米氏散射粒子介质中,不同粒子形态对后向散射光的偏振特性有显著影响,光学厚度大时,各介质中的圆偏振光保偏能力优于线偏振光,厚度小时线偏振光的保偏能力优于圆偏振光。此外,粒子的形态对偏振光后向散射光偏振度空间分布及光强空间分布均有显著影响。     

热力学非平衡分子辐射中的重粒子影响

在高超声速再入流场中,气体处于热力学非平衡状态。在这一状态下,气体的辐射根据分子电子态的激发情况展现出与平衡态不同的光谱。分子的电子态激发主要通过碰撞完成。电子的质量远小于分子,当分子在与电子碰撞时,能量传递的效率将高于与重粒子的碰撞。在这种情况下,重粒子对分子的电子态激发的影响往往被忽略。文中计算了氮气分子与不同粒子碰撞的电子态激发速率,并计算了在热力学非平衡情况下分子电子态的分布。通过分析氮气分子与不同粒子碰撞的电子态激发速率随温度的变换特性,比较了与不同粒子碰撞的分子电子态激发效果。最终分析了在典型的流场环境下,重粒子对分子电子态分布的影响,以及对最终氮气第一正组的辐射光谱的影响。     

青海天然湖盐晶体的结构缺陷与红外透射率研究

对青海湖盐晶体进行了结构缺陷的观察和红外透射率的测量,将所得结果与人工生长的氯化纳晶体进行了比较,发现青海湖盐的位错分布和人工晶体的位错分布不同:前者具有单个位错均匀分布的特征,后者除单个位错外,还呈现由位错密排形成的亚晶界网络。两种晶体的红外透射率几乎完全相同,表明天然湖盐晶体的位错密度和分布状况不太影响其红外透射率。     

非均匀介质透射波Goos-Hnchen位移的研究

基于不变嵌入理论,推导出电磁波入射到非均匀介质平板,反射系数和透射系数的耦合波方程;利用稳态相位方法,分析了透射波Goos-Hnchen(GH)位移的性质。通过数值计算,研究了入射角和介质厚度对透射率及GH位移的影响。结果显示,介质厚度一定时,透射率在特定角度具有极大值,对应的透射波发生负的GH位移,并且位移绝对值最大;入射角不变时,透射率和GH位移随厚度呈周期性变化,厚度增加,透射率呈下降趋势,但GH位移呈增大趋势。GH位移受入射角和介质厚度的影响很大,因此,可以通过调节厚度和入射角,获得合适的透射率和GH位移。     

一种浓度可控雾霾环境仿真系统设计与实现

雾霾环境是影响光电系统作战效能的重要因素。外场环境下雾霾条件不可控,难以满足光电系统雾霾条件下性能测试重复性要求。设计并实现了一种浓度可控雾霾环境仿真系统,可生成水雾、尘雾、烟雾等不同种类雾霾,采用浓度百分比控制方法,实现了薄雾、中雾、浓雾等不同浓度雾霾的定量化控制。实验表明:该仿真系统可生成能见度50¹ 000 m的雾霾,能模拟大气透过率为0.351 000 m的雾霾,能模拟大气透过率为0.35¹自然雾霾环境。在此创新地采用内外场环境等效模型方法,实现了内外场不同雾霾粒子大小对光电系统影响效果的等效,在内场实现了可控的定量化雾霾环境。     

光脉冲在钕玻璃激光放大介质中的传播特性研究

建立了用于研究光脉冲在钕玻璃激光放大介质中传播特性的模拟软件.它综合考虑了激光放大介质中基质的克尔非线性效应、群速度色散、活性粒子的增益谱以及增益饱和对光脉冲传播特性的影响.所得结果对高功率钕玻璃激光放大器的设计和优化有参考价值.     

一种新型的混合粒子群算法

针对粒子群算法存在的收敛速度慢,容易早熟的缺点,为了获得更好的算法性能,采用两种基本的改进策略,在MATLAB2009中对几个典型测试函数的优化问题进行了实验,即采用全局粒子群算法与局部粒子群算法相结合,同时引入遗传算法的交叉、变异操作,给出了混合粒子群算法的在线、离线性能图.为了作为比较,以表格的方式给出了混合、全局、局部3种不同粒子群算法在测试函数上的运行结果.结果表明,混合粒子群算法在收敛速度、收敛于全局方面都表现良好.     

合肥、岳西、厦门和北京气溶胶谱分布特征分析

为了研究中国东部典型地区气溶胶粒子谱分布特征,建立东部典型地区的气溶胶粒子谱分布模式,1998年11月～2010年6月期间,使用光学粒子计数器对合肥、岳西、厦门和北京等地区的大气气溶胶进行了长期测量.使用对数正态分布对谱分布进行拟合,对不同地区不同月份的气溶胶谱分布进行了统计和对比分析,初步建立中国东部典型地区气溶胶谱...     

初级球差对径向偏振光轴向光阱力的影响

根据里查德沃耳夫矢量积分理论,研究了在径向偏振光经大数值孔径聚焦下,透镜球差对瑞利粒子轴向光阱力的影响。通过数值计算得到了轴向光阱力随球差系数变化的分布。研究结果表明,球差系数的存在,不仅改变了光阱力的数值大小,也影响了对粒子束缚的有效作用区域,还导致光阱中心位置发生偏移。而且正负球差系数对光阱力的影响并不总是对称的,正球差系数使得梯度力的0点位置往z轴正向偏移,负球差系数使得梯度力的0点位置往z轴负向偏移。在不同的数值孔径、粒子半径以及孔径与光腰的比值下,球差对光阱力的影响程度也不同。     

Pd/Al_2O_3催化剂制备的电子显微镜观察研究

本文用透射电子显微镜对Pd/Al_2O_3催化剂制备进行了研究。加表面活性剂和调节pH值,可促进钯海绵状结构分离,提高钯的分散度。浸渍方式,还原条件将影响催化剂钯粒子大小及其分布。对不同载体上钯粒子的状态也进行了比较。     

Kerr介质中V型三能级原子与压缩相干态光场相互作用系统Mandel因子的演化特性

研究了在充满Kerr介质的高Q腔中V型三能级原子与压缩相干态光场相互作用系统Mandel因子Q(t)的时间演化规律；讨论了Kerr介质强度系数μ、光场压缩因子γ、光场相干振幅分量模平方|α|^2。和原子-场的耦合系数λ对光子统计分布特性的影响。结果发现：μ、γ、|α|^2和λ都影响了Mandel因子Q(t)演化曲线量子崩塌-复苏效应的周期性，同时，也影响了受激辐射场的光子统计分布的状态和特性。     

一种基于多尺度卷积神经网络和分类统计的图像去雾霾方法

传统的去雾霾方法会导致天空、白云和明亮区域内的颜色失真。为了解决以上问题,提出了一种基于多尺度卷积神经网络和分类统计的去除图像雾霾的方法。首先用多尺度卷积神经网络估计图像的透射率,其次对所估计的透射率进行分类统计以确定在暗通道内天空、白云和明亮区域的像素值,最后通过低通高斯滤波器平滑图像场景的辐射度,得到恢复的无雾霾图像。实验结果表明,采用提出的方法对图像去雾霾后明亮区域内的颜色不会失真,且保留了图像的自然外观,对合成图像和真实图像均有较好的去雾霾效果。     

基于粒子群优化算法的透射滤光片设计

为了优化器件的结构参量,把光栅结构的周期、高度、占空比作为优化的粒子,采用粒子群优化算法和严格耦合波分析算法,对粒子群中粒子的适应值进行了比较,对金属-介质光栅滤光片结构进行了理论分析和仿真优化,在一定范围内找到最优参量。结果表明,根据MATLAB仿真结果进行优化,得到周期为0.300μm,金属光栅厚度为0.035μm,介质光栅厚度为0.400μm,光栅占空比为0.77;在TM光垂直入射时,该结构对波长为0.65μm的红光透射率达到80.27%,旁带透射效率不超过15%;该结构实现了特定波长光的高效透射,从而实现了滤光。该结构为亚波长光栅的设计、制备研究和实际应用提供了参考。     

随机分布多粒子侧向散射光偏振特性分析

为了研究随机分布的复合多粒子侧向散射光偏振度和粒子直径大小之间的关系,采用直径0.22μm或0.494μm的粒子与过滤的蒸馏水混合构成不同浓度的悬浮液,作为研究粒子侧向散射光偏振特性散射介质的实验方法,进行了理论分析和实验验证,取得了直径0.22μm的粒子侧向散射光强在不同深度、不同角度的偏振度和直径0.22μm或0.494μm的粒子在3种浓度中侧向散射中水平偏振度、垂直偏振度的数据。结果表明,粒子侧向散射光的退偏振对粒子直径的变化非常敏感,直径小的粒子其散射光水平方向偏振度远大于直径大的粒子,而其散射光垂直方向的偏振度却远小于直径大的粒子。这一结果对多粒子存在状况下的粒子直径检测是有帮助的(尤其适用于粒子直径小于1μm的情况)。     

球形气溶胶粒子对激光散射退偏特性的研究

介绍了气溶胶粒子光散射的基本理论及偏振特性的基本计算方法。根据Mie氏理论,通过建立光散射的穆勒矩阵,建立球形气溶胶粒子的光散射理论模型,并通过递推的方法进行数值模拟,研究了几种典型天气条件下球形气溶胶粒子对光散射偏振特性的影响。