不同散射介质对飞秒脉冲激光传输特性影响研究

基于分层传输模型和Mie散射理论,在粒子散射模型中充分考虑了谱分布特征,数值模拟了800 nm飞秒激光在冰云、水云、雾、气溶胶和降雨环境中的传输特性.结果表明,谱分布和粒子相态对光丝传输特性有较大的影响.雨滴的粒径较大,光丝在降雨环境中传输时,由于散射导致的能量衰减最强,产生的光丝峰值光强和能量最低.同时,光丝能量在空间的分布不均,产生了明显的多丝结构,并导致光丝长度缩短.水云和雾具有类似的谱分布特征,光丝在水云和雾中的传输特性十分相似.但由于雾中的粒子尺度更小,光丝的能量较高,光丝分布更集中.气溶胶对光丝的散射最弱,因此在传输前期没有对光丝的结构产生影响,并以稳定的单丝结构传输,光丝的峰值光强和能量最高,但在距离成丝位置一段距离后光丝结构才逐渐出现扰动.相同谱分布下,由于冰粒子的散射能力强于水粒子,造成光丝在冰云中的能量更低,光丝分布不集中,光丝的数量明显增多.     

基于Vernier效应的法布里-珀罗传感器增敏方法

设计了一种分离型光纤传感增敏结构,并联连接两个腔长相近的法布里-珀罗(F-P)腔。理论分析了此结构的增敏原理并制备了两组增敏结构。实验结果表明,增敏结构的压强灵敏度值由单F-P结构的4.85 nm/MPa提高到43.95 nm/MPa,温度灵敏度由单F-P腔的0.0675 nm/℃提高至0.40364 nm/℃,在相同温度下采用双腔结构可消除温度交叉敏感对测量结果的影响。此结构克服了集成式增敏结构的缺陷,在不影响原传感器结构的情况下提高了灵敏度,且可通过更换辅助腔来调节灵敏度,具有移植性好和交叉敏感小等优势。     

DABT含能化合物的合成,结构及性质研究

利用水热法制备了一个单核含能配合物[Ni(DABT)(H₂O)₄] SO₄·H₂O(1)(DABT=3,3’-二氨基-5,5’-二(1H-1,2,4-三唑))和一个含能离子盐DABT·SO₄(2)。结构分析表明,1和2均通过三唑环的π-π堆积作用及其氢键相互作用形成了三维超分子结构。研究了1和2的红外光谱,紫外可见光谱;运用TG-DSC热分析仪研究了1的热分解行为,结果表明1在失去水分子后可以稳定到350℃才放热分解;探究了2对推进剂主要组分的热分解行为,结果表明2对AP具有一定的燃烧催化作用。     

改性超支化破乳剂的合成及其破乳性能评价

采用新癸酰氯(C₁₀H₁₉CIO)对超支化聚乙烯亚胺(HPEI)进行改性,合成了双亲性超支化破乳剂HPEI-C₁₀,并对其化学组分、热稳定性及润湿性进行了表征。考察了破乳剂的质量浓度、破乳温度、沉降时间以及pH对HPEI和HPEI-C₁₀的破乳效率的影响,并借助偏光显微镜观察破乳过程。结果表明：在质量浓度为50 mg·L^-1、破乳温度为20℃、沉降时间为30 min以及pH为6的条件下,HPEI-C₁₀破乳效率可达91.95%。HPEI-C₁₀在破乳温度为20～60℃时的破乳效率均大于90.00%。与HPEI相比,HPEI-C₁₀具有添加量少、适用温度范围广和沉降时间短等优势,为HPEI-C₁₀的广泛应用提供了数据支撑。     

大气折射对可见光波段辐射传输特性的影响

折射是影响辐射传输的重要因素. 为分析大气折射对辐射传输的影响, 基于Monte Carlo方法, 给出了考虑大气折射的矢量辐射传输模型, 实现了均匀气层和耦合面处光子随机运动过程的模拟, 实现了直射光及漫射光Stokes矢量、偏振度和辐射通量等参数的计算. 在考虑和不考虑大气折射两种条件下, 验证了模型的准确性; 在纯瑞利散射条件下, 讨论了大气折射对不同方向漫射光Stokes矢量的影响; 在不同太阳天顶角、大气廓线、气溶胶及含云大气条件下, 分析了大气折射对辐射传输过程的影响. 结果表明: 大气折射对漫射光Stokes矢量的影响主要体现在天顶角70°–110°区间, 且随着太阳入射角增大, 其影响更为显著; 不同大气廓线情形下, 大气折射对Stokes矢量的影响不一致, 其原因是不同大气廓线对应的折射率廓线存在差异. 含云及含气溶胶大气条件下, 大气折射对辐射传输的影响变弱, 沙尘型及海盐型气溶胶条件下, 折射对辐射传输的影响强于可溶型气溶胶情形; 不同形状气溶胶条件下, 大气折射对辐射传输的影响也存在显著差异; 不同云高条件下, 大气折射对漫射光Stokes矢量的影响无显著差异, 但随着云光学厚度增大, 大气折射的影响减弱.     

膜厚对射频磁控溅射法制备的SnS薄膜结构和光学性质的影响

利用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备SnS薄膜,用X射线衍射(XRD)、能谱仪(EDS)、原子力显微镜(AFM)、场发射扫描电镜(FE-SEM)和紫外-可见-近红外分光光度计(UV-Vis-NIR)分别对所制备的薄膜晶体结构、组分、表面形貌、厚度、反射率和透过率进行表征分析。研究结果表明:薄膜厚度的增加有利于改善薄膜的结晶质量和组分配比,晶粒尺寸和颗粒尺寸随着厚度的增加而变大。样品的折射率在1 500~2 500 nm波长范围内随着薄膜厚度的增加而增大。样品在可见光区域吸收强烈,吸收系数达10⁵ cm^-1量级。禁带宽度在薄膜厚度增加到1 042 nm时为1.57 eV,接近于太阳电池材料的的最佳光学带隙(1.5 eV)。     

快速退火对PLD法制备SnS薄膜结构和光学性质的影响

利用脉冲激光沉积(PLD)法在玻璃基片上室温生长SnS薄膜,并在Ar气保护下分别在200,300,400,500,600℃对薄膜进行快速退火处理。利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)、原子力显微镜(AFM)、场发射扫描电子显微镜( FE-SEM)、紫外-可见-近红外分光光度计( UV-Vis-NIR)、Keithley 4200-SCS半导体参数分析仪研究了快速退火温度对SnS薄膜的晶体结构、表面形貌以及有关光学性质和电学性能的影响。所制备的SnS薄膜样品沿(111)晶面择优取向生长,退火温度为400℃时的薄膜结晶质量最好。薄膜均具有SnS特征拉曼峰。随着退火温度的升高,薄膜厚度逐渐减小,而平均颗粒尺寸逐渐增大。不同退火温度下的SnS薄膜在可见光范围内的吸收系数均为105 cm-1量级,400℃时退火薄膜的直接带隙为1.92 eV。随着退火温度从300℃升高到500℃,电阻率由1.85×104Ω·cm下降到14.97Ω·cm。     

EAST上由垂直不稳定性引发破裂的分析与预测

从EAST 装置2016 年的放电实验中，选取了119 次等离子体破裂放电数据，分析诱发等离子体破裂的原因，发现约60%的破裂是由垂直不稳定性直接引起的，其破裂后将会产生更大的晕电流，从而产生更大的电磁应力损坏装置。对由垂直不稳定性引起的破裂(简称为VID)(72 次放电)进行了研究，建立了分别基于单变量(垂直位移)和两维变量(垂直位移、垂直位移增长率)的预测模型用于对VID 破裂的预测。离线测试表明，基于两维变量的预测模型可以在破裂发生前20ms 给出破裂预警信号，预测成功率达93%。     

温度对介电弹性体材料力电耦合变形的影响（固体力学大会文章）

介电弹性体（Dielectric elastomer，简称DE）材料是一类在电场激励下可以产生大幅度尺寸或形状变化的新型柔性功能材料。DE材料具有非常宽的温度应用范围，这种宽的温度工作范围和快速大变形性能为各种柔性致动器结构提供了良好的基础，但作为一种粘弹性高分子材料，温度对其性能的影响也是非常明显的。然而到目前为止，所有关于DE材料驱动性能的研究仅局限于室温条件下，温度变化对DE材料力电耦合稳定性的影响几乎没有相关报道。基于此，通过实验研究了温度对最常用的DE材料（VHB 4910，3M）力电耦合变形的影响，结果表明：升高温度可以提高DE材料的力电耦合变形；温度越高，DE材料越容易发生力电耦合失效。然后，从热力学和粘弹性力学出发，建立了考虑温度影响后的DE材料的粘弹性力电耦合模型，数值模拟理论结果和实验结果非常吻合。     

Light-scattering model for aerosol particles with irregular shapes and inhomogeneous compositions using a parallelized pseudo-spectral time-domain technique

To improve the modeling accuracy of radiative transfer, the scattering properties of aerosol particles with irregular shapes and inhomogeneous compositions should be simulated accurately. To this end, a light-scattering model for nonspherical particles is established based on the pseudo-spectral time domain(PSTD) technique. In this model, the perfectly matched layer with auxiliary differential equation(ADE-PML), an excellent absorption boundary condition(ABC) in the finite difference time domain generalized for the PSTD, and the weighted total field/scattered field(TF/SF) technique is employed to introduce the incident light into 3 D computational domain. To improve computational efficiency, the model is further parallelized using the Open MP technique. The modeling accuracy of the PSTD scheme is validated against Lorenz–Mie, Aden–Kerker, T-matrix theory and DDA for spheres, inhomogeneous particles and nonspherical particles, and the influence of the spatial resolution and thickness of ADE-PML on the modeling accuracy is discussed as well. Finally, the parallel computational efficiency of the model is also analyzed. The results show that an excellent agreement is achieved between the results of PSTD and well-tested scattering models, where the simulation errors of extinction efficiencies are generally smaller than 1%, indicating the high accuracy of our model. Despite its low spatial resolution, reliable modeling precision can still be achieved by using the PSTD technique, especially for large particles. To suppress the electromagnetic wave reflected by the absorption layers, a six-layer ADE-PML should be set in the computational domain at least.