基于动态雷达比的气溶胶消光系数及光学厚度反演EI北大核心CSCD

激光雷达以其高垂直空间分辨率和高时间分辨率的优势在大气气溶胶监测中具有重要作用。在利用Fernald法反演气溶胶消光系数和光学厚度的过程中,雷达比是反演结果的主要误差源。在目前的应用中雷达比普遍都是取固定值,这就必然给雷达反演带来误差。通过对污染物以及气象数据与雷达比的逐步回归分析,建立了雷达比估算模型,从而实现雷达比的动态估算。研究表明:雷达比的变化与空气中PM2.5质量浓度、相对湿度、SO2和NO2质量浓度等具有明显相关性。相比于固定值,利用动态雷达比反演的气溶胶消光系数和光学厚度精度明显提高。     

真空紫外到深紫外波段基底材料的光学特性

研究了真空紫外到深紫外波段常用的基底材料,给出了常用基底材料的光学特性和在真空紫外波段的截止波长,测量了这些材料在120~500 nm的透过率,给出了通过透过率计算弱吸收基底光学常数的计算方法,并用该方法得到了熔石英、氟化镁晶体、氟化钙晶体、氟化锂晶体在120~500 nm的折射率和消光系数,对这些常用基底的使用范围和特点进行了一定的比较和分析,并将所得基底的光学常数与公开发表的文献进行了比较,证明了所得结果的可靠性。     

半导体激光雷达斜程能见度观测和反演方法

论述了自行研制的半导体激光雷达能见度仪的工作原理、基本结构及参数,提出了一种稳定的消光系数迭代算法。利用该半导体激光雷达能见度仪与美国Belfort model 6230A 型能见度仪对水平及斜程能见度进行了对比实验。对比实验表明：对于水平能见度,平均相对误差在10%以内的占总量的45.6%,平均相对误差在20%以内的占总量的84.7%,平均相对误差在30%以内的占总量的91.2%;对于斜程能见度,不同天气条件下,能见度变化趋势明显,反映了斜程能见度与水平能见度探测的差别与意义。充分说明该能见度仪能够在各种气候条件下测量水平及斜程能见度,所提出的反演能见度的迭代算法稳定可靠。     

吸收对光子晶体偏振态的影响

引入复折射率并利用特征矩阵法,研究了光子晶体的吸收对TE波和TM波的禁带的影响.得出:对TE波其禁带的反射率随消光系数的增加而迅速降低,当消光系数增加为0.03时其反射率降低到0.5.对TM波其禁带的反射率在小角度范围(0～0.9 rad)内随消光系数的变化特征与TE波相同,但在大角度范围出现"广义布儒斯特角"现象."广义布儒斯特角"的位置不随消光系数变化,但"广义布儒斯特角"现象对应的入射角宽度随消光系数的增加而增大.     

大气气溶胶消光特性和折射率的测量

介绍了一种综合利用能见度仪、微脉冲激光雷达和光学粒子计数器测量大气气溶胶折射率的新方法。首先使用能见度仪和激光雷达测量出大气气溶胶的消光系数和消光后向散射比,然后使用粒子计数器测量出粒子谱分布,结合气溶胶粒子折射率,根据球形粒子的米（Mie）散射理论,可以得到气溶胶消光系数和消光后向散射比。通过分析消光系数、消光后向散射比、粒子谱分布和折射率之间的关系,结合已知的消光系数和消光后向散射比,反演出大气气溶胶粒子的折射率。     

青藏高原对流层气溶胶的激光雷达监测与研究

运用激光雷达方程和Fernald方法,对西藏那曲地区和北京地区对流层气溶胶的微脉冲激光雷达(MPL)探测数据进行时空反演和比较,结果表明:气溶胶散射比廓线有着较为相似的结构分布,分层锯齿结构非常明显,主要包括贴地层、气溶胶混合层和气溶胶对流层。那曲测站上空气溶胶散射比在无云条件下最大值基本上保持在2.0左右;在测站上空均存在密度较大且较厚的积云;夏季的混合层或残留层(浅蓝色部分)高度抬高;夏季对流层低层积云的云量和积云出现的概率较冬季要少。     

TiO2膜消光系数的确定及制备参量的影响

基于窄带干涉滤光片的峰值透射率测量可以直接反演出薄膜的消光系数,从而得到了一种简易而又精确的评价薄膜微弱损耗的新方法。阐述了确定弱吸收薄膜消光系数的基本原理,并分析了这种评价方法的基本精度。讨论了离子束溅射TiO2薄膜的制备参量对薄膜消光系数的影响。发现溅射速率和氧分压是影响TiO2薄膜损耗的灵敏因素。在保持其它参量不变的条件下,溅射速率从0.35nm/s下降到0.23nm/s,TiO2薄膜的消光系数从3.9×10-5下降到2.1×10-5;辅助离子源的Ar∶O比从1∶2变化为1∶4,对应的消光系数从5.6×10-5下降到2.3×10-5。此外,随着基板温度的提高,损耗也会有所增加。TiO2薄膜消光系数评价的合理性表明由窄带滤光片的峰值透射率来反演薄膜的消光系数是可行的。     

生物材料红外波段消光性能分析

对制备的三种消光材料真菌An0429孢子,真菌Bb0919孢子以及真菌Cx0507孢子的红外波段消光性能进行了测试分析。静态测试采用压片法得到三种生物材料的镜面反射光谱,然后根据Krames-Kronig(K-K)关系对三种生物材料红外波段的复折射率进行了计算。由Mie理论计算得到三种生物材料红外波段的静态质量消光系数,并与几种无机非金属材料进行了对比。搭建烟幕箱实验平台,对三种生物材料3~5 μm波段动态质量消光系数进行了测试分析,得到三种消光材料的动态质量消光系数分别为1.257,1.065以及1.009 m2·g-1。测试分析结果表明,三种生物材料的红外波段消光性能优于常见的无机材料,其生产周期短,生产成本低,生产过程无毒,对环境友好等优点,使得生物消光材料具有较好的应用前景。     

掺硼p型非晶硅薄膜的制备及光学性能的表征

以高氢稀释的硅烷(SiH₄ )为反应气体,硼烷(B₂H₆)为掺杂气体,利用RF-PECVD方法,在玻璃衬底上制备出掺硼的氢化非晶硅(a-Si:H)薄膜,研究了硼掺杂量对氢化非晶硅(a-Si:H)薄膜的光学性能的影响.利用NKD-7000 W光学薄膜分析系统测试薄膜的透射谱和反射谱,并利用该系统的软件拟合得出薄膜的折射率、消光系数、吸收系数等光学性能参数,利用Tauc法计算掺硼的非晶硅薄膜的光学带隙.实验结果表明,随着硼掺杂量的增加,掺杂非晶硅薄膜样品在同一波长处的折射率先增大后减小,而且每一样品均随着入射光波长的增加而减小,在波长500 nm处的折射率均达到4.3以上;薄膜的消光系数和吸收系数随着硼掺杂量的增大而增大,在500 nm处的吸收系数可高达1.5×10⁵cm^-1.在实验的硼掺杂范围内,光学带隙从1.81 eV变化到1.71 eV.     

激光后向散射式大气能见度测量仪样机的研制

大气能见度的高精度、实时性探测对军事装备及军事活动起着重要作用.针对军事装备对能见度测量的实时、精确、仪器便携、功耗低、无合作目标的特殊要求,根据激光后向散射理论,研究了舰用探测大气能见度激光雷达样机的原理、系统组成及其软件实现,并进行了外场试验,试验结果表明样机误差在±20%以内.