金属氧化膜对激光辐照效应的影响

激光与材料的能量耦合系数是研究激光与物质相互作用的基础。金属在空气中与激光相互作 用时,其能量耦合系数远大于理论值。文中以金属铁为例,研究金属氧化膜对激光与材料的能量耦合系 数的影响。利用温度场计算结果,结合铁在空气中的氧化规律,计算了激光辐照下氧化层厚度的增长及 氧化放热的影响;利用多层膜反射理论,结合氧化层厚度变化,分析了氧化膜导致的激光吸收增强效应,并将计算结果与实验结果进行比较,结果符合很好,证明了模型的合理性。计算结果表明,激光辐照期 间,氧化放热对温度场的贡献很小,就工程应用来说可以忽略,而氧化层带来的吸收增强效应影响较大,不能忽略,辐照一段时间后,激光耦合系数可以用氧化物的理论计算耦合率近似表征。     

C/C复合材料的氧化对激光防护的影响研究

研究了不同风速下激光辐照C/C复合材料的氧化速率,利用温度场计算结果,结合氧气在空气中的传质速率,计算了激光辐照下C/C复合材料的氧化烧蚀速率及氧化放热的影响。数值计算结果表明,激光辐照期间,较低风速下氧化对烧蚀的贡献很小。作为激光防护材料,C/C复合材料激光辐照期间的氧化烧蚀可以忽略。     

激光烧蚀玻璃纤维/环氧树脂复合材料的能量耦合率模拟研究

提出了一种计算玻璃纤维/环氧树脂复合材料激光烧蚀过程中能量耦合率的模型,并通过对激光辐照玻璃纤维/环氧树脂复合材料的数值模拟计算了烧蚀过程中的激光透射率及表面温度,与实验结果吻合较好。结果表明,利用该模型可以计算玻璃纤维/环氧树脂复合材料激光烧蚀过程中的能量耦合率。利用该模型进一步计算了不同激光强度下耦合系数的变化规律,计算结果表明,对玻璃纤维/环氧树脂复合材料的激光烧蚀,激光的吸收方式存在体吸收向面吸收转变的过程;激光强度越大,能量耦合率增大到稳定值所需时间越短,体吸收向面吸收转变的过程越快。     

MIMO雷达近场成像校准与互耦合补偿方法

毫米波频段的合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar, SAR）因拥有良好的方位向分辨率而受到广泛关注,同时在发射端和接收端采用多根天线多输入多输出（Multiple?Input Multiple?Output, MIMO）的方式可以极大提高信道容量。然而MIMO?SAR图像重建计算较为复杂,且多个通道间幅相不一致和相互耦合容易导致图像出现伪影,严重影响成图质量。基于此,本文对引入非均匀快速傅里叶变换（Nonuniform Fast Fourier Transform, NUFFT）简化的距离迁移算法（Range Migration Algorithm, RMA）成像算法进行了研究;在分析扫描架运动抖动对相位影响的基础上,探究了通过照射金属反射面的MIMO阵列校准方法,实现了192个通道的同时校准;并搭建了毫米波SAR系统实验平台,对伪影消除、成像分辨率等开展了验证实验。实验结果实现了图像重构,成像分辨率达到了2 mm,完成200 mm×200 mm孔径扫描时间缩短至120 s。     

SKA中频孔径阵列分级波束形成系统设计与验证

平方公里阵列射电望远镜SKA中频孔径阵列,是下一代全数字阵列最具代表性的装置之一,其所面临的技术挑战是在成本可接受的条件下实现足够灵活的波束形成.本文阐述了一种中频孔径阵列分级波束形成架构的设计和验证.这种新型的分级波束形成架构基于真延时与波束切换技术.将此波束形成系统与致密排布的维瓦尔第天线前端集成后,系统能够根据不...     

亚声速横向球/柱流场对激光传输影响的数值模拟

采用大涡模拟的方法计算了来流速度为0.5~0.7 Ma情况下横向球/柱形结构附近的流场,给出了密度和光程差的统计结果,并采用相屏法研究了几种流场对激光传输的影响。结果表明:密度扰动均方根和光程差均方根随着来流速度和发射孔径的增加而增大;Ma从0.5增至0.7时,孔径为0.5 m情况下,密度扰动均方根增长了90%,孔径为0.25 m情况下,光程差均方根增长了90%;Ma=0.6情况下,孔径从0.25 m增加到0.75 m时,两个参数各增加了4倍。激光Strehl比随来流速度和发射孔径的增大而减小;发射孔径为0.25 m情况下,随着Ma从0.5增加至0.7,Strehl比从0.236下降至0.045;Ma=0.6情况下,发射孔径从0.25 m增加至0.75 m过程中,Strehl下降了90%。     

Novel CMOS image sensor pixel to improve charge transfer speed and efficiency by overlapping gate and temporary storage diffusing node

A novel CMOS image sensor(CIS) pinned photodiode(PPD) pixel, named as O-T pixel, is proposed and investigated by TCAD simulations. Compared with the conventional PPD pixel, the proposed pixel features the overlapping gate(OG)and the temporary storage diffusing(TSD) region, based on which the several-nanosecond-level charge transfer could be achieved and the complete charge transfer from the PPD to the floating node(FD) could be realized. And systematic analyses of the influence of the doping conditions of the proposed processes, the OG length, and the photodiode length on the transfer performances of the proposed pixel are conducted. Optimized simulation results show that the total charge transfer time could reach about 5.862 ns from the photodiode to the sensed node and the corresponding charge transfer efficiency could reach as high as 99.995% in the proposed pixel with 10 μm long photodiode and 2.22 μm long OG. These results demonstrate a great potential of the proposed pixel in high-speed applications.     

切向气流对激光加热金属板非熔化穿孔效应的影响

针对切向气流加载导致激光加热金属板在熔化前的穿孔效应,利用金属薄板的弹性弯曲理论,推导出了两种典型光束（方形和圆形）照射下的弯曲挠度表达式,利用Mises理论给出了非熔化穿孔的破坏判据。研究结果表明：激光加热下材料强度降低是出现非熔化穿孔破坏的主要机理;薄板在光斑区的最大变形与气流速度、光斑直径、板厚与弹性模量（U2a4/Eh3）相关,穿孔破坏温度与气流速度、光斑直径及板厚（Ua/h）2相关;与方形光斑辐照相比,圆形光斑辐照的破坏阈值稍高一些。数值计算结果表明：0.8 Ma切向气流作用下,铝合金壳体的激光破坏能量阈值大大降低（可达40%～50%）,典型不锈钢壳体的破坏阈值降低相对较小（20%左右）,气流作用导致金属板破坏阈值的下降是需特别关注的问题。     

气流环境中碳纤维/环氧树脂复合材料烧蚀羽烟对激光透射率的影响

研究了气流环境下碳纤维/环氧树脂复合材料激光烧蚀羽烟对透射率的影响。由射流理论得到光学路径长度关系式,由碳纤维/环氧树脂复合材料的激光烧蚀模拟得到羽烟密度及速度关系式,进而利用Lambert-Beer定律得到了羽烟透射率的计算模型。利用模型计算了激光辐照过程中的羽烟透射率,并与实验结果进行比较,验证了模型的合理性。进一步计算了外部参数对激光透射率的影响,计算结果表明,激光辐照开始后,热解区域在表面,烟气易于逸出,透射率快速下降到最低值,随后热解区域内移,由于材料渗透率较低,烟气逸出困难,透射率逐渐回升;激光功率密度越大,最小透射率越低,辐照期间的平均透射率越低;气流速度较大时,整个辐照期间的透射率都较高;总功率一定时,光斑半径越大,最小透射率越高,辐照期间的平均透射率越低。     

等离子体性质对磁泡的影响

利用三维混合模拟程序计算了大量超热碎片离子在低密度背景等离子体中爆炸膨胀的过程.通过定量计算磁泡的变化过程和磁泡对碎片云运动的约束效果,分析了背景等离子体电荷密度、背景离子原子量、碎片离子荷质比等参数对磁泡的影响.计算结果表明,背景电荷密度对磁泡和碎片云的运动有重要影响.在碎片云扩张早期,背景离子原子量对磁泡扩张影响较小,但对后期碎片云的运动有一定影响.当碎片离子荷质比较小时,离子回旋半径大于磁泡半径,此时磁泡半径较小,且磁泡无法约束碎片云.当碎片离子荷质比较大时,离子回旋半径小于磁泡半径,如果此时背景电荷密度较低,磁泡和碎片云的早期扩张几乎不受碎片离子荷质比影响,但对系统后续演化有一定影响,如果此时背景电荷密度较大,碎片离子荷质比对磁泡和碎片云的运动有较大影响.