一维光子晶体热辐射光谱控制模拟研究

将一维金属-介质光子晶体应用于热辐射光谱控制,基于电磁波理论建立了光谱能量关系和光谱特性计算方法.采用钨(W)和二氧化硅(SiO2)设计了一维金属-介质光子晶体,从麦克斯韦方程组出发,研究了该一维结构的光谱特性.研究结果表明,该结构能够有效地结合材料自身光谱属性和光子晶体的光谱控制特性实现热辐射光谱特性的选择控制,可被用于热光伏系统实现热辐射光谱控制.     

一种基于有限测点数据的地面目标瞬态温度场快速预测方法

传统的地面目标红外辐射特性研究方法有理论建模分析法和外场测试法。由于大部分的理论建模计算量庞大，无法满足实时计算；外场测试往往成本较高，无法获得任意时刻地面目标整体的红外辐射特性。典型部位温度可以实时获得，但如何布置传感器使其更好地反映和预测整体的温度分布需要开展研究。文中引入本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)方法对两种地面目标的温度场进行模态分析，建立两种地面目标的温度场降阶模型，利用降阶模型实现地面目标温度场的快速预测；将温度场的降阶模型与QR (orthogonal right triangular)分解算法结合，确定最佳传感器测量位置，实现对两种地面目标温度场的预测。研究结果表明，无论是POD温度场降阶模型还是通过QR分解算法得到的最佳传感器测量数据进行预测，二者的精度均较高，正方腔体的平均绝对误差均小于1.5 K，模型坦克的平均绝对误差均小于2.5 K。通过分解算法得到的最佳传感器测量数据进行预测效率更高，未来可利用该方法预测目标红外特性，从而支撑目标规避或伪装方案的制定。     

光栅表面太阳能电池吸收特性及其优化

本文从电磁场理论出发,运用时域有限差分方法(FDTD)研究了硅太阳电池表面光栅结构在电池工作波段的吸收特性,讨论_广光栅深度对光谱特性的影响.为得到更好的吸收效果,优化了太阳能电池表面的光栅结构,加强了电池表面对太阳光的吸收,提高了电池的效率.     

热致变色材料的吸收控制研究

(La1-xSrx)MnO3型热致变色材料是一种新型热致发射率变化功能材料,该材料的最大不足在于对太阳辐射具有很大的吸收率.针对以上问题,本文将一维微结构光谱控制特性应用于(La1-xSrx)MnO3型热致变色材料的吸收控制研究,根据太阳辐射能量分布及热致变色材料的应用温度,分析了一维微结构与热致变色材料的匹配特性,确定了一维微结构的光谱特性及其带宽.采用遗传算法优化设计了一维微结构,计算了优化结构的光谱特性,根据其光谱特性分别评估和计算了吸收控制性能和发射率变化特性,并进行了深入分析.     

高层非局地热力平衡大气对红外临边辐射的影响分析

采用大气逐线辐射传递计算模型——前向参考辐射模型(RFM),计算了高层大气在局地热力平衡状态(LTE)与非局地热力平衡状态(non-LTE)条件下主要大气分子红外光谱带的临边辐射。以定义的相对偏差为指标,分析了白天与夜间情况下non-LTE大气对红外临边辐射的影响,确定了LTE条件的大气高度适用范围,并对白天与夜间的临边辐射进行比较。分析结果表明,高层大气在non-LTE与LTE条件下的红外临边辐射有显著偏差,白天太阳抽运作用会增加这两种条件下的偏差。在白天与夜间环境下,部分光谱带的辐射会有明显差异。除白天CO24.3μm光谱带外,其他光谱带在60km以下non-LTE与LTE不会有较明显偏离,其中CO215μm光谱带能达到80km左右。分析结果可为高层大气辐射计算模型提拱理论基础。     

一种增强LED光提取效率的新方法

本文从分析全内反射中的近场倏逝波出发,提出了在近场倏逝波衰减长度内置一金属Ag光栅的LED结构模型,同时基于时域有限差分(FDTD)方法计算了此模型的光谱特性,分析了此LED模型的光提取效率。结果表明置入的金属Ag光栅在特定的波段可以将近场倏逝波耦合为传播波模式辐射出去,从而有效地增强了LED的光提取效率。     

红外动态景象产生器的薄膜技术

Bly Cells的红外动态景象产生器的响应速度和空间分辨率是制约其应用的两个关键因素,并由其主要部件--转换薄膜的动态特性和空间特性所确定.以Bly Cell型薄膜红外动态景象产生器转换薄膜为研究对象,根据转换薄膜的工作原理,建立了它的动态温度分布模型,计算了其在环形脉冲源作用下的不同时刻温度场及其温度变化特性,分析了转换薄膜的动态特性和空间特性.计算结果表明,导热系数和密度越小,薄膜的表面发射率越大,则其时间响应越快;导热系数、密度、发射率越小,空间分辨率越高.     

基于微结构的光谱特征控制技术

制导武器的发展,对目标的隐身以及多波段隐身提出了更高的要求.提出了通过控制目标表面的微结构来控制目标表面光谱特性的一种新技术.利用麦克斯韦电磁场理论,建立了表面微结构与表面光谱特性关系的理论模型,研究了不同材料以及材料表面微结构对光谱特征的影响,并对微结构光谱特征控制技术在红外隐身中应用的可能性进行了分析.研究结果表明:通过控制目标表面的微结构,可以达到控制目标光谱特征的目的,实现目标的红外隐身,为目标的隐身设计提供了一种新思路.     

固体微粒遮蔽的红外突防措施分析

随着弹道导弹防御系统对弹道导弹中段弹头的发现、识别跟踪和拦截能力的不断提高,针对中段弹头突防措施的研究越来越重要.针对采用固体微粒进行红外遮蔽这种突防措施进行了探索,建立了气体携带固体微粒的喷射过程数学模型,利用数值求解方法得出了喷射过程中气体及固体颗粒在弹头周围空间的瞬态浓度分布,计算了其红外遮蔽效果.研究结果表明:...     

基于偏振测量的粗糙表面参数反演方法

材料的复折射率是计算偏振度时不可缺少的物理参数。由于直接测量复折射率较为困难,在现有的粗糙表面偏振双向反射分布函数（polarized Bidirectional Reflectance Distribution Function,pBRDF）的基础上,推导了材料的偏振反射率表达式,提出了入射光线为线性偏振时材料表面参数的反演方法,提高了复折射率计算的适用性。反演结果与文献中参考值的对比表明,该反演方法具有较高的可靠性。