球形粒子相对折射率对散射光场强度最大峰值分布的影响

根据Mie散射理论,采用理论计算与实验对比的方法研究了球形粒子相对折射率对散射光场强度最大峰值分布的影响.发现,光强度的最大峰值所对应的散射角,随相对折射率实部的变化而变化(除散射角0°和180°),但并不随相对折射率虚部的变化而变化,也不随尺度参数的变化而变化.     

大气中球形粒子的散射特性研究

从Mie理论出发，得到了不同尺度的球形粒子对激光的散射图像及粒子的消光效率曲线。从得到的散射图像可以看出，随着粒子尺度的逐渐增大，散射光强越来越集中到前向散射方向，并且散射光强集中的角度越来越窄。从消光效率曲线可以看出，随着粒子尺度的增加，消光效率因子变化趋于平缓，并逐渐趋向于常数2。最后分析了散射光的偏振度对粒子尺度和散射角的变化关系。从散射光的偏振度随粒子尺度变化图可以看出，粒子散射光的偏振度随粒子尺度的增大而增加，且变化比较明显，而散射光偏振度大小的峰值逐渐趋向于前向方向，随着粒子尺度的增大，散射光偏振度趋于减小。     

球形粒子Mie散射特性分析

越来越多的与微粒相关的技术问题在许多领域出现,这些问题都与Mie散射理论有关。利用Matlab改进算法,对球形微粒子Mie散射特性做了较为全面和深入的分析,有助于Mie散射理论的研究和应用。     

超短激光照射下颗粒的散射效应

对两个纳米颗粒受超短激光照射时表面吸收光强的分布情况进行了研究。基于米散射理论和蒙特卡罗方法建立程序来模拟和追踪光子的运动轨迹,米散射理论主要用于确定光子的散射方向,运用兰贝特定律和解析解对模拟结果进行验证。通过对比材料为金和黑体时双颗粒的光强分布发现,颗粒的散射和激光照射宽度的增加会使颗粒相邻处的光强增大,颗粒底部的光强主要取决于颗粒的反照率大小以及散射光强的分布情况。     

超短激光照射下颗粒的散射效应

对两个纳米颗粒受超短激光照射时表面吸收光强的分布情况进行了研究。基于米散射理论和蒙特卡罗方法建立程序来模拟和追踪光子的运动轨迹,米散射理论主要用于确定光子的散射方向,运用兰贝特定律和解析解对模拟结果进行验证。通过对比材料为金和黑体时双颗粒的光强分布发现,颗粒的散射和激光照射宽度的增加会使颗粒相邻处的光强增大,颗粒底部的光强主要取决于颗粒的反照率大小以及散射光强的分布情况。     

Au粒子在不同基质中Mie散射特性的研究

根据Mie散射理论,给出了金属粒子的散射、消光和吸收截面以及散射场强度的计算公式,并数值计算了在λ=r=1μm时,金属Au粒子在五种不同的基质中的散射截面和散射光强,结果表明基质折射率越大散射特性越强。     

激光熔覆损伤定量评估研究

通过激光熔覆实验、金相实验、残余应力检测及熔覆试件静拉伸实验,研究了激光熔覆试件机械性能的变化规律.实验发现熔覆试件重熔区有粗大的魏氏体组织产生,熔覆过程在熔覆试件内引入残余拉应力,熔覆试件抗拉强度相较于基体试件有一定程度的降低,熔覆试件伸长率相较于基体试件而言有大幅降低,实验结果表明熔覆试件的各类机械性能较基体材料而...     

熔石英亚表面球形杂质对入射光场的调制作用

建立激光辐照下熔石英体内球形杂质引起元件损伤的模型。基于Mie理论计算杂质的散射系数,研究杂质颗粒附近的调制光场分布,分析光强增强因子(LIEF)与杂质折射率及半径的关系。结果显示,杂质颗粒半径小于40 nm时,所有类型杂质对光场的调制作用可以忽略;颗粒半径大于40 nm时,对于折射率小于熔石英的非耗散杂质,LIEF随颗粒半径的增大和折射率的减小而增大,且后向散射远强于前向散射;对于折射率大于熔石英的非耗散杂质,随着折射率和半径的增大,LIEF整体趋势增大,局部达到102量级。对于耗散杂质,前向散射强度随颗粒半径的增大先增大后减小,当颗粒半径大于170 nm时,后向散射强于前向散射。     

激光加工技术——激光熔覆

 激光熔覆技术是指以不同的填料方式在被涂覆基体表面上放置选择的涂层材料经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化,并快速凝固后形成稀释度极低、与基体材料成冶金结合的表面涂层,从而显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电器特性等的工艺方法。它始于1974年,而兴起于80年代,可以在低成本钢板上制成高性能表面,代替大量的高级合金,以节约贵重、稀有的金属材料,提高材料的金属性能,降低能源消耗,适用于局部易磨损、冲击、剥蚀、氧化及腐蚀等零部件,具有广阔的发展前景。正因为其发展潜力很大,经济效益可观,所以引起了国内外的普遍重视,纷纷投入人力,物力,财力等进行研究。     

包容性非球形气溶胶粒子的散射特性及其对激光传输的影响研究

针对局部地域大气气溶胶的生成、演化的特点,在分析典型对称结构的包容性非球形气溶胶粒子的形态学特征基础上,利用T矩阵法进行了椭球形粒子含非球形粒子的包容性粒子光散射特性计算和分析.以1 064nm波长激光传输为例分别计算了两种典型分布状况的包容性非球形粒子的散射相函数等散射特性,并针对稠密气溶胶大气路径上激光传输的多散射现象,利用蒙特卡罗方法进行了典型大气状况下包容性粒子多次散射对激光信号大气传输中脉冲展宽的应用分析,在传输3km和5km距离时多次散射效应造成激光脉冲峰值半宽分别为3μs和4μs左右.指出气溶胶的基本散射特性与粒子的形态学特征、尺度因子、化学成分及颗粒密度等有密切的关系,其散射特性对激光信号的大气传输具有明显的影响.     

壳层纳米颗粒的光散射行为研究

本文主要研究了Au-Si球型壳层纳米颗粒在电磁波作用下的散射行为,并将其与实心Au球、空心Au球、实心Si球和空心Si球的光散射行为进行了对比。利用Mie散射理论计算得出Au-Si球型壳层纳米颗粒在外加电磁波作用下的各阶电响应和磁响应,观察壳层结构的几何参数对电偶和磁偶共振峰位置的影响,并进一步研究Au材料中的电偶响应与Si材料中的电偶(磁偶)响应之间的耦合关系,找到其中的耦合规律。通过对单个球型壳层纳米颗粒散射行为的研究,为利用该颗粒周期性排列制备具有特殊电磁性质的人工特异材料提供理论指导。     

Velocity Distribution of the Powder Particles in Laser Cladding

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｏｖｅｒｔｈｅｌａｓｔｄｅｃａｄｅｓ,ｔｈｅｈｉｇｈｐｏｗｅｒｌａｓｅｒｂｅａｍｓａｒｅｎｏｗｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｍａｔｅｒｉａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ .Ｔｈｅｓｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｈａｖｅｍａｄｅｇｒｅａｔｐｒｏｇｒｅｓｓｗｉｔｈｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｓｕｃｃｅｓｓ[1,2 ] .Ｔｈｅｌａｓｅｒｃｌａｄｄｉｎｇ ,ｗｈｉｃｈｕｓｅｓａｈｉｇｈｐｏｗｅｒｌａｓｅｒａｓｔｈｅｈｅａｔｉｎｇｓｏｕｒｃｅｔｏｆｏｒｍａｃｌａｄｏｎｔｏｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｓｕｂｓｔｒａ…     

Velocity Distribution of the Powder Particles in Laser Cladding

The velocity distribution of powder particles in the laser cladding has an important influence on the motion of liquid in the laser molten pool. In this paper, considering the carrier gas leaving the nozzle to be a steady jet, the velocity distribution of the powder particles is obtained, which can be used as input data in the modelling of the laser cladding.     

球形雾霾粒子的紫外光散射偏振特性研究

在我国经济社会快速发展的同时,雾霾天气成为了突出的环境问题,雾霾粒子的测量非常重要。偏振紫外光与大气雾霾粒子发生散射后,散射光偏振状态(Stokes矢量以及偏振度)的改变能反映雾霾粒子的相关物理特性(粒径、复杂折射率等)。基于Mie散射理论建立了紫外光雾霾球形粒子直视和非直视单次散射模型,研究了单个球形粒子和链状结构球形粒子物理特性的改变对散射光偏振状态的影响,并用蒙特卡洛仿真分析已知粒径分布的雾霾粒子浓度对散射光偏振状态的影响。结果表明：针对单个球形粒子,随着粒子粒径的增大Stokes矢量中散射光光强(I_s)随之增强,粒子复折射率虚部为先增大后较小,偏振度也是在不断增大,且复折射率虚部较小时,偏振度增加趋势快;对于粒径分布不变的雾霾粒子,随着粒子的浓度增加,雾霾粒子的散射系数、消光系数和吸收系数均呈线性增加,但是I_s先增大后减小。针对链状球形粒子,随着粒子个数的增加,I_s均呈现增大的趋势,且偏振度可用于区分链状球形粒子是否由相同球形粒子组成; 相同球形粒子组成链状结构中,I_s随着粒子数量的增加而线性增大,偏振度不改变;不同球形粒子组成的链状结构,I_s以及偏振度的变化趋势可以区分粒子物理特性。     

非常密集随机分布球粒子相关散射的数值模拟

讨论非常密集(占空比>0.4)随机分布球粒子的散射.用Monte Carlo方法和随机搅拌产生非常密集随机分布粒子,求解电场体积分方程的解,获得散射、吸收和消光系数及有效介电常数.与现有的准晶体近似、具有相干势的准晶体近似和Maxwell-Garnett混合方程等几种方法作了比较.非常密集随机分布粒子表现出群聚性产生的大粒子散射效应.     

Analysis of Gain Volume in Random Laser in a Spherical Multiple Scattering Medium

We performed numerical simulation of a random laser in a spherical multiple scattering medium in order to examine the saturation absorption in the excitation process and the resultant increasing process of the gain volume under the random laser action. The size of the gain volume increases with 1/3 power of the excitation pulse energy in the weak excitation region, and then approaches a critical value L_th when the excitation pulse energy is increased above the threshold. The dependence of L_th, as well as the dependence of the threshold excitation pulse energy on the dye concentration, transport mean free path, stimulated emission cross section and excited state lifetime were also examined. These results of the simulation well correspond to the experimental results by a two-beam spatial-correlation method.     

高功率激光传输过程中散射点对光束质量的影响

为了研究高功率激光传输过程中不透明颗粒引起的光束调制,通过分析这些不透明颗粒的形状和分布特点,建立了位置呈随机分布的高斯状散射点模型,从光束的衍射理论和干涉叠加理论出发,得到该模型下散射点对传输光束质量影响的解析式。数值分析了高斯状散射点的大小、密度、散射面积比及其传输距离对输出光束的近场分布、位相分布和光束透过率的影响,结果显示亚毫米量级散射点的衍射效应引起最大调制可达1．4,光学元件散射面积比小于0．003时才能满足元件透过率大于99．5％的需求。该结果可用于评价高功率激光装置光学元件的加工状况,并对光学元件加工要求和激光装置的洁净度要求有指导意义。     

Scattering and Absorption of Light by a Monolayer of Spherical Particles under Oblique Illumination

Journal of Experimental and Theoretical Physics - The problem of light scattering and absorption by a monolayer of homogeneous spherical particles at an arbitrary angle of incidence of a plane...     

Size Measurement of Very Small Spherical Particles by Mie Scattering Imaging (MSI)

The Mie Scattering Imaging method (MSI) gathers out‐of‐focus images of dispersed spherical particles present in a laser light sheet and extracts the individual particle diameter from these images. The general idea of the method has been around for more than a decade and a number of papers has dealt with it over recent years. Our work focuses on small particle sizes from 20 μm down to 2 μm, a range which has not been tackled so far although it is of great importance in particle systems. We present an optical set‐up with a special arrangement of camera lenses that allows to work in this range. An evaluation algorithm based on correlation of the experimental optical information with theoretical Mie scattering was found to give the most accurate results for particle sizing. Besides accuracy measurements on solid spheres the versatility of the method is demonstrated by an example of transient droplet growth between 2–7 μm.