超高声速飞行器光学窗口气动光学效应分析

超高声速飞行器在大气中飞行时,由于气动热和气动力的作用,光学窗口会产生严重的气动光学效应,使目标图像发生像偏移、抖动、模糊和能量衰减。利用有限元分析方法对光学窗口的热光效应、弹光效应和窗口热变形进行研究,计算了由热光学效应、光学窗口热变形引起的点扩散函数峰值大小及峰值位置(像偏移)随时间的变化趋势。根据对温度场的分布分析,计算了温度梯度对透过率的影响以及透过率与窗口热辐射随时间变化的趋势,可为光学窗口的设计、材料的选择及后期的图像处理提供依据。     

柴油的透射光谱测量和热辐射物性参数反演

提出了一种基于填充柴油类半透明液体光学腔的透射光谱反演其介质光学常数的新方法(IDTM),通过测量填充水光学腔的透射光谱并反演水的光学常数进行了方法验证。采用Bruke V70傅里叶红外光谱仪实验测量了填充柴油光学腔在波长2~15 μm的透射光谱,基于新方法反演得到柴油在部分波长区域的光学常数,进而计算得到了其热辐射物性参数。研究结果表明：(1)在波段为2.0~2.5 μm,新方法(IDTM)反演水的光学常数同文献结果基本一致。(2)IDTM反演液体光学常数精度同MCDTM基本一致,且明显高于SODTM和SDTM。(3)柴油在波长2~15 μm范围透光性能较差,其中存在2.4,3.4,6.9,7.3和13.8 μm等5个强吸收区域。(4)柴油的光学常数和热辐射物性参数光谱选择性很强,在不同波段其值差距较大。     

有石英窗口的圆柱形腔体热损失特性实验研究

腔体热损失特性是太阳能热发电领域的研究热点之一。石英窗口能使腔体内部与周围空气分离,改变腔体气流模式和温度分布,减小对流和辐射热损失,因此本文对有石英窗口的圆柱形腔体热损失特性进行实验研究。结果表明:石英窗口显著提高了腔体壁面温度。改变倾角和加热方式对侧壁面温度分布影响较大,底面温度基本保持稳定。腔体开口向上时,Nu_r、Nu_c无明显变化;开口向下时,Nu_r随倾角变化很小,而Nu_c变化较大。改变加热方式会引起Nu_r和Nu_c的明显变化,尤其在单独底面加热且倾角接近90°时,Nu_c迅速增加。     

热辐射谱的多道式采集及高精度双色高温测量

在综述光学高温测量方法的基础上，提出热辐射谱的多道式采集及高精度双色高温测量原理与测量装置设计。实验结果及误差分析表明，该方法测温精度达到ΔＴ／Ｔ≤１０＾－３水平。     

石英挠性摆抗冲击实验研究

通过实验对石英挠性摆抗冲击特性进行研究，获得了一系列重要数据和重要结论．     

气动光学头罩热辐射效应数值仿真研究

气动热环境下高速飞行器的光学头罩由于受气动热效应作用,其温度急剧升高,产生严重的气动热辐射效应。为评估气动热环境下高速飞行器光学头罩热辐射对探测系统性能的影响,采用有限光线代表连续辐射的方法,并引入热瞳概念建立了气动光学头罩热辐射传输计算模型并对气动光学头罩自身干扰辐射光线在光学系统内的传输进行了数值仿真,考察了光学头罩温度场为非均匀分布时其自身干扰辐射在探测器接收面的辐照度分布。研究结果表明:由头罩顶点求得的热瞳是光学头罩热辐射能的公共入口,它可将光线追迹的时间减小至追迹全部光线所需时间的十几分之一;根据探测器接受面干扰辐射随时间的变化趋势可知在飞行数秒后头罩干扰辐射将淹没目标信号,气动光学头罩热辐射效应不容忽视。     

空间相机光学窗口的热光学评价

光学窗口是空间相机光学系统中直接暴露在轨道热真空环境中的光学元件，所处的热环境非常复杂，要产生温度梯度，从而对空间相机的成像质量和分辨率产生影响，文中结合工程实际，以光学波像差的基本理论为基础对空间相机光学窗口的非轴地称温度场进行了热光学评价，编程计算了空间相机光学窗口在一个轨道周期内各典型位置处的均方波像差，并把计算结果与美国“天空实验室”光学窗口的相应数据进行比较，以验证本文热光学分析的合理性     

微结构表面热辐射光谱特性的分析方法

微结构表面热辐射光谱特性研究分析的一个主要问题在于表面微结构复杂的空间自由度以及计算方法.针对以上问题本文建立了任意微结构表面的物理模型,基于电磁波理论给出了微结构表面热辐射满足的麦克斯韦方程组.将时域有限差分方法(FDTD)用于麦克斯韦方程组的离散求解,引入场分离处理方法,直接计算提取反射场量,进而采用坡印廷定理计算得到能流以及光谱特性.最后,分别计算了随机微结构表面和微腔表面的热辐射光谱特性,并与相关文献的实验以及计算结果进行了比较.     

艾灸的热辐射光谱特性研究

为揭示传统中医艾灸的物理特性，本文使用光栅光谱仪直接测量两种自然状态下典型艾条的可见光波段和红外波段的热辐射光谱特性。实验发现，测量的艾条含有少量的可见光光谱，艾灸谱峰出现在大约3．5μm的远红外波段．由此可以确定艾灸的光谱靠近近红外，以远红外为主。     

石英玻璃低能质子辐照损伤动力学研究

地面模拟研究了JGS3光学石英玻璃在真空、热沉和能量低于200keV的低能质子辐照下表面光学性能变化的基本规律．并建立了辐照损伤色心演化的动力学唯象模型。试验结果表明．大通量低能质子辐照对石英玻璃表层具有明显的表面损伤效应。随着辐照吸收剂量的增加,光密度变化先以线性规律迅速增加．加进一步增加时逐渐呈现饱和趋势;采用较高能量辐照作用后光密度变化出现饱和趋势的拐点提前,且饱和数值降低。根据对试验结果的分析,建立了低能质子辐照下石英玻璃色心演化的动力学模型．并给出了光密度变化的表达式。采用模型结果进行数学模拟,模拟曲线与试验结果曲线相似。因此所建立的动力学模型可以用来定量描述低能质子辐照下石英玻璃光学性能随辐照吸收剂量的变化规律。     

140 keV质子辐照对石英玻璃光谱性能影响的研究

研究了JGS3 光学石英玻璃在真空、冷黑和能量为 14 0keV的质子辐照下光学透过率变化的基本规律。在辐照剂量大于 5× 10 14 proton/cm2 后 ,主要引起 2 30～ 2 5 0nm的吸收带 ,其吸收峰值随辐照剂量的增加而单调增加。在较大辐照剂量下 ,近紫外和可见区域也存在某些弱的吸收带。 2 30～ 2 5 0nm的吸收带由E′心引起。质子辐照下在JGS3 光学石英玻璃中形成的E′心是受氢扰动的 ,即辐照过程中不仅发生Si -O键的断裂 ,而且发生[≡Si- ]和 [≡Si-O]向 [≡Si-H]和 [≡Si-OH]的转变     

石英玻璃光纤表面化学镀镍

采用化学镀的方法在石英玻璃光纤表面上制备了光亮、均匀、可焊性好的镍镀层；在光纤表面粗化后增加热处理工序可以克服石英光纤表面难以活化的问题。     

伽马辐照对掺铒光纤性能影响的研究

为了推进掺铒光纤抗辐射性能的研究,全面掌握掺铒光纤性能在辐照条件下的变化规律。基于色心模型对掺铒光纤的辐照作用机理进行了分析,并据此对掺铒光纤在辐照中的性能变化趋势进行了预测推断。然后根据掺铒光纤的工作原理和应用特性,在伽马辐照条件下对两种不同型号(EDF-L-980和MP980)掺铒光纤的980 nm波段损耗谱、1 530 nm波段损耗谱以及发射光谱的特性进行了在线实时监测,并在辐照停止后进行了恢复测量。研究表明,在辐照中两种掺铒光纤的性能变化趋势一致。在损耗谱方面,980 nm波段和1 530 nm波段的损耗随辐照单调增加,980 nm吸收峰与1 530 nm吸收峰处的损耗与辐照剂量呈近似线性关系;在发射光谱方面,发射光谱强度随辐照单调降低,光谱能量向长波方向转移,平均波长和光谱带宽大幅增加,1 530 nm发射峰处的发光强度与辐照剂量也呈近似线性关系。辐照停止后,掺铒光纤体现出了一定的恢复能力,但是各项参数的恢复均不到40%。各项实验结果与理论模型和分析预测匹配良好,证明了辐照对掺铒光纤性能影响理论解释的合理性。     

雪的热辐射偏振特性定量研究

雪作为衡量全球气候变化有效的信息源之一,其热辐射存在偏振特性,且这一偏振特性会受到多因素的影响。为了定量分析单一因素及其交互作用对雪的热辐射偏振特性的影响,在传统分析的基础上,设计了三因素三水平的正交实验。结果表明,探测角、方位角和波段均对雪的热辐射偏振特性产生影响;探测角对雪的热辐射偏振度产生显著的影响;探测角与其他两因素的交互作用以及波段均对雪的热辐射偏振度产生显著影响;方位角对雪的热辐射偏振度有一定的影响,而它与波段的交互作用不会对雪的热辐射偏振度产生影响。因此,在研究中,既要考虑单因素本身对雪的热辐射偏振特性的影响,还要考虑交互作用的影响。     

LaFeAsO单晶各向异性光学性质的第一性原理研究

使用密度泛函第一性原理研究了高温超导体LaFeAsO各向异性的光学性质。在描述光学性质的计算原理和计算方法的基础上, 计算了LaFeAsO的态密度、光电导谱、反射谱以及电子能量损失谱。光电导谱中, x方向与z方向有着很大差别, 在沿x方向的第一个带间吸收峰出现在1.3 eV处, 沿z方向出现在1.5 eV处; 在反射谱与电子能量损失谱中, x方向与z方向的特征峰位置在能量较高处都是相互吻合的。分析认为, 主要是电子在Fe原子之间的各个态间的跃迁所引起。考虑到温度效应对其光学性质的影响, 在计算光学矩阵元时, 加入Lorentz展宽δ=0.10 eV。本文的研究结果, 可为实验制备以及材料性质的研究提供有价值的参考。     

Radiation Effects on Optical Properties of Ethylene Vinyl Acetate Copolymer Films

The optical properties of ethylene vinyl acetate (EVA) film have been studied. The effects of gamma irradiations on the optical spectrum of EVA films have been investigated using spectrophotometric measurements of reflectance and transmittance in the wavelength range 200–1100 nm. The absorption spectra were recorded in the UV–vis region for the unirradiated and irradiated films (from 0 to 50 kGy). Optical constants such as refractive index (n), extinction coefficient (K), and complex dielectric constant have been determined, as well as the optical dispersion parameters and high frequency dielectric constants. A large dependence of the fundamental optical constants on the irradiation dose was noticed. On irradiation, a higher refractive index was obtained as compared with that for unirradiated film. The dispersion parameters, such as E ₀ (single‐oscillator energy), E _d (dispersive energy), and M _?1 and M _?3 (moments), are discussed in terms of the single‐oscillator Wemple–DiDomenico model.     

温度对星载空间外差干涉型光谱仪性能的影响

为研究温度对星载空间外差干涉型光谱仪性能的影响,分析了温度变化对光谱仪中准直镜头、成像镜头以及干涉仪组件各光学系统组成部分性能参数的变化关系,建立了温度对光谱仪谱线漂移影响的模型,通过软件仿真和热光学实验对理论模型进行了验证。结果表明,良好的镜头光学设计方案可有效避免星载环境下温度对镜头组件光学性能的影响,干涉仪组件温度变化会使系统基频变化直接导致光谱谱线的漂移,同时温差过大会对光谱仪光谱分辨率产生影响,使光谱谱线发生变形。针对星载空间外差干涉型光谱仪中干涉仪组件的温控条件,应依据基频、结合光谱分辨率和带宽等性能指标提出严格的温控范围。     

Investigation of Limiting Diaphragms by the Diffraction Orders of Radiation of Various Spectral Lines

Limiting diaphragms of a micrometer crosssection have been investigated under their illumination by monochromatic radiation of various wavelengths. The main analytical expressions relating the diaphragm radius to the diffraction orders of various spectral lines have been found. A new method of measurement having a higher accuracy compared to the known ones is proposed.     

一种新的镍单核配合物的连续光限幅效应研究

用Z-扫描技术研究了一种新的镍单核配合物(N,N′-二[2(1-乙酰基丙烯)]乙二胺合镍)的光限幅特性。测量了在不同波长下样品的出射功率与入射功率的关系。实验结果表明该配合物是一种有较大潜在应用价值的新型光限幅材料。