近红外波段气溶胶粒子形状和性质对散射特性的影响

为了研究近红外波段气溶胶粒子的形状和性质对散射特性的影响,将气溶胶粒子视为非球形粒子,并用T矩阵理论对0.94 μm波段的气溶胶粒子进行了一系列计算分析.计算结果表明:进行单个气溶胶粒子的散射计算时其形状因子是不可忽视的元素,单个气溶胶粒子的散射相函数随着粒子形状的不同在前向和后向有明显变化;进行气溶胶粒子前向体散射计算时非球形粒子近似成球形粒子带来的误差较小,后向误差仍较大;气溶胶粒子性质的不同,即折射指数和数密度的不同对散射特性影响较大.     

椭球粒子对电磁波散射的系统辨识模型

利用球形粒子的Mie解逼近椭球粒子的内外透射场与散射场,首先建立了求解任意椭球粒子对电磁波散射的系统辨识模型,在毫米波段,数值计算了非球形雨滴的内外电磁场和微分散射截面.结果表明雨滴的前向散射场大于后向散射场,后向散射场无径向分量,较大的球粒子的Mie解对椭球粒子的内外场的贡献较大,椭球引起的交叉极化分辨率随观察点的变化而变化;讨论了进一步提高计算精度的方法.     

冰晶中空气及多次散射效应对雷达探测的影响

雷达反射率因子受云中冰晶粒子空气含量以及多次散射效应的影响.首先利用Debye理论计算不同空气含量下冰晶粒子的等效介电常数,之后利用基于矩量法的FEKO软件计算了不同空气含量下的RCS,结果表明:后向散射能量会随空气含量的增大而减小.针对云中粒子多次散射对雷达探测的影响,首先利用FEKO软件研究六种相同的非球形粒子的RCS随间距的变化关系,结果表明:最小互散射值均大于不考虑多次散射效应时的RCS;为了研究粒子的空间位置对散射截面的影响,利用HFSS软件研究了两个球形粒子的散射情况,结果表明:RCS增大或减小与粒子间相对位置有关;最后利用FEKO软件计算了多个非球形粒子组成的粒子群时的互散射问题对雷达后向散射截面的影响,结果表明:多次散射效应的RCS结果小于不考虑互散射的结果,因此多次散射增大或者减少后向散射的能量主要取决于各个粒子散射回波的相位.     

粒子尺度对散射能量分布的影响

本文由Mie散射理论出发,计算了球形粒子的散射光强以及散射相位函数,并利用Matlab程序编程计算并画出了粒子对电磁波的散射能量分布情况,并分析了粒子尺度对散射能量分布的影响。     

基片与其上方尘埃粒子的复合电磁散射研究

利用互易性原理讨论了一维随机粗糙面与其上方球形粒子的复合电磁散射问题,并且对复合散射场进行了理论分析和公式推导.最后关于复合散射模型的后向散射截面与上方球形粒子的位置和尺寸的变化关系,进行了详细的图解和分析.     

基于回转椭球模型分析烟颗粒非球形性对光散射模式影响

针对火灾烟颗粒的链状结构特征,采用回转椭球模型,通过“T矩阵法”,分析其非球形性对光散射模式的影响.分别在固定取向与随机取向条件下,分析了“扁长”形回转椭球、球体及“扁圆”形回转椭球的散射光强分布.结果表明,在固定取向情况下,半轴比值a/b=1.0的球体对应的散射光强度分布的等高线均为直线;然而,对于半轴比值a/b＜1.0的“扁长”形椭球体对应的散射光强度分布的等高线为凸线,半轴比值a/b＞1.0的“扁圆”形椭球体对应的散射光强度分布的等高线为凹线.在随机取向条件下,球体（a/b=1.0）对应的取向平均散射光强度分布曲线的震荡最为剧烈,而a/b=0.5,2.0,4.0对应的三条曲线表明,非球形性越强的颗粒对应的散射光强分布曲线越平滑.     

偏振光在散射介质中的传播与成像

偏振光在散射介质中传播的过程中其时间、空间、方向、相干性和偏振等物理指标的变化规律，是强散射介质光学成像研究的基本问题，对发展生物医学光学新技术和新应用具有重要意义．从偏振光散射与传播基本过程出发，利用Monte Carlo方法，模拟偏振光子在强散射介质中传播的统计规律，并结合仿体和生物组织样品的实验，分析介质中散射粒子的形状、空间取向、组成和空间分布等因素对偏振光子传播和成像的影响；比较了在光路中采用角度、空间和偏振等门控技术之后对散射光子的抑止作用，以及对成像质量的改善。     

基于蒸发波导的气溶胶散射特性

利用单球形粒子和双层球粒子的散射模型对大气气溶胶粒子的散射特性进行了分析,对双层球的不同内层折射率和不同粒子半径条件下粒子的散射特性进行了计算,并用两种模型对不同大气湿度情况下海洋气溶胶散射进行了分析和仿真.结果表明:采用双层球模型计算的前向散射强度比用单层球模型进行计算的要大,而后向散射要弱;随着大气湿度的增加,气溶胶粒子半径变大,后向散射变强;用湖面上大气气溶胶粒子散射与仿真的拟海洋气溶胶散射的消光系数比较,实测消光系数值与双层球模型计算的消光系数值更接近.     

随机分布群粒子侧向散射特性Muller-Stokes算法的描述

该文用矩阵元素表示偏振激光束入射时与入射方向垂直的平面上散射光的偏振特征,介绍了使用Muller-Stokes算法来研究随机分布群粒子场侧向散射光性质的方法.用此算法对实验得到的数据进行计算得到的结果表明,散射光强的分布是呈轴对称的,散射光各种偏振特性的变化及用于表示各种特性的矩阵元素主要决定于散射粒子的大小.另外,散射系数亦随粒子直径的变化而变化.     

大气气溶胶光学参数的高光谱分辨率激光雷达探测研究

系统地介绍了国内第一台基于碘吸收滤波器的高光谱分辨率激光雷达系统,及有关的数据处理和测量结果．该系统以种子激光注入的窄带Nd：YAG激光器作为发射光源,利用碘吸收滤波器作为高光谱分辨率滤光器件,将接收到的激光后向散射信号分成能量监测和光谱监测两个探测通道,实现对大气气溶胶散射和分子散射的光谱分离．在没有其他假设、仅利用标准大气模型计算结果的情况下,直接测量得到气溶胶后向散射比、后向散射系数．与以往米散射激光雷达大气气溶胶参数提取方法如Klett方法相比,该测量方式无须激光雷达比即气溶胶消光系数对后向散射系数之比的假设．     

气悬体的红外散射性能和实验结果

介绍了一种具有良好红外散射性能的气悬体的优化设计过程．首先，根据粒子的散射场表达式，算出了几种粒子的光学性能参数，然后又计算了一定条件下气悬体对特定入射波长的红外线的最大衰减值．章最后给出了对一定比例的特定材料加工混合后的气悬体的吸收光谱和对某型号热像仪的干扰曲线，其结果达到了预定的要求，是令人满意的．显然，利用这些粒子的气悬体遮蔽红外线，将十分具有价值。     

对流层与平流层大气气溶胶微粒子的激光散射特性

根据Mie散射理论, 计算大气气溶胶主要微粒子的光散射光学截面和散射强度分布. 结果表明, 对流层和平流层中的微粒子在不同波段和粒径下, 对光的散射能力不同. 并模拟了散射场传播形成的彩色环, 衍射彩色环包含了粒子的尺寸和光学特性信息.      

大气中气溶胶颗粒对红外激光的散射特性研究

在利用红外激光雷达探测大气中各种成分浓度时,研究大气中气溶胶颗粒在该红外波段的光学散射特性有重要意义.特别是大气中气溶胶颗粒的散射系数和后向散射率是基于红外激光雷达探测大气后向散射回波信号的重要参量,直接影响探测系统的测量精度和有效探测距离.根据等效球的米氏散射理论,分析大气气溶胶颗粒在该波段的散射效率因子和散射相函数,可准确计算出不同半径和不同密度时大气气溶胶颗粒的散射系数和后向散射率大小.利用仿真模型计算得出,当大气气溶胶颗粒的半径增加时,其散射效率因子的数值振荡衰减,最终稳定于2.04处;而当入射激光波长不变时,大气气溶胶颗粒的后向散射率数值与其半径的变化呈反比.     

大气信道对激光信号传输的影响以及MATLAB仿真

介绍了激光信号通过随机的大气信道时大气中气体分子对激光的吸收,探讨了大气中的气溶胶粒子对大气的散射效应以及大气的湍流对光信号的影响,并用MATLAB进行了仿真,针对仿真结果和实际情况存在的偏差,分析了产生偏差的原因。     

红外区金属铜粒子散射特性的计算与分析

在文[1]的基础上,根据M.L.Aden和A.Kerker的Mie散射理论计算了金属铜粒子在红外区的散射特性,得到了散射截面、吸收截面以及散射强度的光谱,并详细分析了影响散射强度分布的因素。     

在特定环境中气溶胶组分光学特性的分析

基于Mie散射的OPAC软件包,分析了在激光雷达探测气溶胶时的3种特定环境(大陆洁净、大陆污染、海上污染)下各种气溶胶组分对光学特性(消光系数、散射系数、吸收系数、激光雷达比)的影响,对比了在550、1 000 nm这2个波长下的变化规律.研究结果表明:在550、1 000 nm这2个波长下不同环境中气溶胶组分的消光系数、散射系数随水滴数浓度的增加均呈线性递增,大陆洁净型和大陆污染型气溶胶环境的吸收系数变化均比较缓慢.在海上污染型气溶胶环境中,当气溶胶组分为积聚模态海盐和粗模态海盐时,水滴数浓度的变化率为0,这表明在这2种气溶胶组分环境下,吸收系数不随水滴数浓度的变化而变化; 激光雷达比受雷达波长和气溶胶环境组分2个因素的影响,该值在大陆污染型气溶胶环境下的变化最为明显,在水溶性和非水溶性组分下大幅递减,而在煤烟组分下大幅递增.     

拉曼-米激光雷达污染环境下气溶胶散射系数反演

提出一种针对雾霾等大气污染环境下近地面区域气溶胶后向散射系数的修正反演方法.针对大气污染环境下近地面气溶胶含量激增导致弹性信号强度超过激光雷达抑制比而引发弹性信号泄漏,进而造成转动拉曼信号发生畸变,提出一种拉曼回波信号修正方法;同时考虑了大气温度对大气分子散射应用于气溶胶反演的影响.实验表明,相比经典Raman-Mie气溶胶反演方法,修正算法反演近地面稳定气溶胶层内气溶胶后向散射系数精度可提高约20%,有助于改善拉曼-米雷达在污染环境下的总体探测性能.      

金属纳米颗粒复合薄膜的光吸收特性研究

根据Mie散射理论,研究了金属纳米颗粒镶嵌在载体介质中的复合薄膜的光吸收特性,计算得到Cu的介电常数与波长的关系．结果表明：当金属介电常数的虚部ε2变化不大时,复合薄膜的共振吸收峰峰位决定于金属介电常数的实部ε1和载体介质的折射率nd．     

三维云场景的模拟

为了模拟逼真且实时的三维云场景,把云团看成是受太阳光照射的粒子集,采用基于粒子系统的技术对三维云模型进行构建。通过比较云粒子、太阳和视点三者的关系,引入光照散射函数对云进行渲染。对现有的多重前向散射光照模型进行了简化和改进,使用纹理映射和O penGL函数进行加速。实现了三维天空背景的实时漫游。仿真结果表明,生成的三维云场景既有较好的真实感,又具有良好的实时性。