光在介质层中的路径散射及在下垫面的多次反弹

辐射传输方程通常用于解有限厚度水平均匀介质层中光的透射和反射。全当下垫面的边界条件下不能简化时，光在介质层中的辐射传输与下垫面的反射的相互影响，使方程的求解极为复杂和困难，其解也难于理解与验证，将这一复杂耦合系统分解为假定下垫面无反射时光的路径散射和光在介质层与其下垫面之间的多次反弹，导出了下垫面非Ｌａｍｂｅｒｔ时多次反弹的四通量完整公式，并进而对路径散射建立了有明确物理意义的解析近似，为建立三维     

星载SSM／I通道上的辐射传输理论和遥感数据分析

讨论了在ＳＳＭ／Ｉ通道上（１９，２２，３７，８５ＧＨｚ）植被和冰雪多层散射介质的矢量辐射传输（ＶＲＴ）理论。利用物理光学近似，推导了植被层ＶＲＴ方程的散射、消光系数和相矩阵，用密集粒子散射相干的ＶＲＴ应用于冰雪层。这两个耦合的ＶＲＴ方程的数值解，模拟了在ＳＳＭ／Ｉ通道上植被和冰雪的散射和热辐射信号。数值结果用来模拟和比较中国东北森林和西藏牧场冰雪的卫星微波遥感ＳＳＭ／Ｉ数据。     

平面多层介质中空域Green函数的高效算法与应用

基于偶极子场理论，经过4个基本函数重构所有的矢量势和标量势谱域Green函数，并利用二级离散复镜像方法和高阶Sommerfeld恒等式，提出一种平面多层介质中的空域Green函数的高效算法．算法的优势在于：避免了利用传输线理论时需重写谱域Green函数各个分量，从而在不改变当前积分路径的前提下，直接提取表面波的影响，得到近区场和远区场都适用的空域Green函数，同时，有效地避免了电磁场混合势积分方程中电流（磁流）产生磁场（电场）的旋度因子，十分方便分析平面分层介质中三维结构的电磁散射和辐射特征，通过平面微带周期光子带隙（PBG）结构的S参数、大型微带天线阵列的雷达散射截面和平面分层介质中具有三维结构的目标的辐射场、散射场特性的数值分析，证明算法的有效性和正确性。     

裂缝诱导的多次散射波边界元法模拟

提出了一种研究二维弹性动力学散射问题的边界元法，其中，散射体或侵入体散场以Ｈｕｙｇｅｎｓ原理积分形式表达，虚拟场源以适配边界条件来求取，该间接边界元法可以高精度计算包括多次散射在内的全波场。通过对不同空间与尺度分布裂缝所诱导的地震波散射数值计算表明：该方法具有计算多次散射波场的能力，尾波（多次散射波）频率及延续长度受控于裂缝位置及尺度；等效介质弹性参数受控于散射体不同的统计分布。     

矢量波函数求解单轴手征圆柱的电磁散射响应

用特征波的概念和角谱展开法 ,得到了矢量波函数表达的新颖单轴手征材料电磁散射的特征函数展开 .单轴手征介质中无源矢量波函数的解由两个横波和一个纵波组成 .计算机数值模拟了单轴手征圆柱的电磁散射响应 ,及其与各特征参数的函数关系 .结果表明 ,单轴手征特性明显地影响柱形散射体的散射特征 .可以预期 ,这种新颖的单轴手征介质能在较宽的频率范围和尺寸范围内可用来构造产生弱反射的曲面物体 .     

光整流法产生THz辐射转化率的理论分析

从理论上分析了超短激光脉冲在二阶非线性晶体中光整流效应产生THz辐射的过程，讨论了影响激光能量转换为THz辐射能量的效率的各种因素；入射激光脉冲宽度对转换效率影响非常大．对于一般二阶非线性晶体，当晶体厚度等于相干长度Lc时，光对THz的转换效率最高．对于周期性极化的非线性晶体，在忽略介质吸收的情况下，转换效率与介质厚度成正比．考虑介质对THz的吸收，晶体的有效长度Leff=0．63／α,再增大晶体长度，转化效率将没有明显增加，并最终趋于常数．     

表面凹坑阵列陷光结构的光学衍射特征研究

表面凹坑阵列结构具有良好的陷光特性,能有效地降低电池表面的光能反射和延长光在电池吸收层中的光程,因此在光伏领域,特别是在硅薄膜太阳能电池中具有良好的应用前景.本文采用理论分析与实验验证相结合的方法,对凹坑阵列陷光结构的光学衍射特征进行研究,并讨论了凹坑阵列结构的衍射效应对硅薄膜太阳能电池吸收特性的影响.研究结果发现,凹坑阵列陷光结构的深宽比越大,其衍射效率越好,越有利于光的均匀散射,越有利于电池对入射光的吸收和电池效率的提升.另外,凹坑阵列结构的衍射特性还与入射波的波长有关,入射波长越长,其衍射效果越好.本研究对于高效表面陷光阵列的设计以及高效衍射效率光栅的制备具有重要的参考价值.     

用极化脉冲镜向回波反演非均匀植被下地表面的粗糙度与湿度

给出矢量辐射传输方程(VRT)求解非球形粒子非均匀随机介质的时间相关的Mueller矩阵, 数值模拟了极化脉冲入射下同极化和交叉极化双站散射. 极化脉冲回波表明了体散射和面散射机制, 描绘了随机散射粒子非均匀占空比的廓线分布, 可以清楚地辨别出由于下垫面反射引起的回波尾峰. 用镜向同极化双站散射的尾峰可以同时反演非均匀植被下地表面粗糙度和湿度.     

变Al组分AlGaN/GaN结构中的二维电子气迁移率

AlGaN/GaN结构中Al组分对2DEG迁移率有显著的影响,但对这种现象的机理分析非常欠缺,尚不清楚.结合最近研究的实验数据,采用多种散射机制联合作用的解析模型对变Al组分AlGaN/GaN结构中的二维电子气迁移率做了理论计算和分析,所考虑的散射机制包括声学形变势散射、声学波压电散射、极性光学声子散射、合金无序散射、界面粗糙散射、位错散射、调制掺杂远程散射等.发现势垒层Al组分增加引起的2DEG密度增大是造成各种散射作用发生变化的主要因素.77K下2DEG迁移率随Al组分的变化主要是由界面粗糙散射和合金无序散射决定,室温下这种变化则主要由极性光学声子散射和界面粗糙散射决定.计算的界面粗糙度参数与势垒层Al组分的函数关系说明,Al组分增大所造成的应力引起AlGaN/GaN界面粗糙度增大,是界面粗糙散射限制高Al异质结2DEG迁移率的一个重要因素.     

层状单轴各向异性介质并矢Green函数的递推算法及精确计算

采用递推算法计算任意数目三维层状单轴各向异性介质的并矢Green函数．根据层界面处电场和磁场的连续性条件得到3个确定Sommerfeld积分待定系数的线性方程组，分别对应于垂向单位电偶极子产生的TM波、水平方向单位电偶极子产生的TE波和TM波，这些方程组均可通过递推算法求解．只需改变3个线性方程组中源项元素的位置，就可以方便地得到当源点和场点在任意层时的并矢Green函数．通过将积分路径在复平面变形，有效地解决了出现在Sommerfeld积分中的奇异点问题．所给出的并矢Green函数表达式形式简洁、易于编程，且计算时无溢出现象．理论分析和数值计算举例说明了该算法的准确性和有效性．     

低掠角入射粗糙面上低空目标双站散射的有限元数值模拟

提出了电磁波低掠角入射二维粗糙海面与低空目标的复合建模, 用有限元方法数值模拟了风驱海面与目标的双站电磁散射. 有限元方法中吸收边界采用共形匹配层技术, 消除了平面匹配层交接处在低掠角入射时产生的反射误差. 数值结果与前后向迭代法作了一致性验证. 讨论了双站、单站散射随目标高度、海面风速、入射与散射角变化的函数关系, 给出了粗糙面与上方目标复合建模双站散射机理性的数值描述.     

受限空间内多孔介质材料对瓦斯爆炸特性的抑制作用

为研究多孔介质材料抑制瓦斯爆炸传播特性,基于瓦斯爆炸链式反应理论,采用47步反应机理,建立了填充有多孔介质材料的二维管道瓦斯爆炸数学模型。利用Fluent软件分别对充满体积浓度为9.5%甲烷-空气的空管道和铺设有多孔介质材料的管道模型进行数值模拟与对比分析,以研究瓦斯爆炸过程中火焰传播速度和爆炸压力波受到多孔介质材料的影响。结果表明:多孔介质材料的复杂孔隙增加了自由基与孔壁的碰撞几率,使能够参与反应的自由基减少,抑制火焰传播;一部分爆炸波被多孔介质材料吸收,且在微小孔洞中经过多次反射和散射,造成能量损失,使爆炸压力波降低。     

各向异性的气体-颗粒介质内的二通量辐射传热模型

二通量模型是计算气体-颗粒平板内辐射热通量的简化方法. 在最初的二通量模型中, 辐射场被假设成在半球方向的各向同性. 但是对于燃烧领域的气体-颗粒混合介质, 颗粒的散射通常都是各向异性的, 这样, 原有的二通量模型就会由于忽略各向异性而产生严重的误差. 文中一个多层四通量模型被运用到包含气体-颗粒混合物的辐射热通量的计算. 给出了模型的解析求解过程, 定义了等价的平均交叉系数h和前向散射率z来描述整个平板散射的各向异性. 为了验证模型的准确性, 计算了一个无限大平板内的辐射传递过程, 并与解析结果进行了比较. 结果表明提出的模型能够得到准确的结果, 对原有的二通量模型具有较好的改进作用. 运用本模型计算含有飞灰/CO₂/H₂O的燃烧产物的辐射传递, 所得到的平板发射率与Goodwin的经典结果相吻合.     

高出光品质LED封装:现状及进展

发光二极管(light-emitting diode,LED)具有电光转换效率高、节能环保、体积小等优点,被誉为21世纪绿色照明光源.随着LED在越来越多的照明场合的应用推广和人们对于光源质量的要求的提高,LED出光品质越来越被重视.评价LED出光品质的指标主要有效率、空间颜色均匀性和显色指数,这些参数和LED封装密切相关.LED封装是将芯片和其他封装材料集成在一起形成最终的照明产品,起着机械保护、外部信号和电连接、散热和光学参数调控等关键性功能.本文从封装的角度,对LED的效率、空间颜色均匀性和显色指数的调控技术进行了系统阐述.具体到封装中的关键技术,主要包含以下3方面:(1)热设计.LED在工作过程中约有60%的输入电能被转化为热量,如果产生的热量不能及时有效地散到环境中,将会造成LED的温度急剧升高,导致LED的效率下降并带来可靠性问题.(2)光学设计.LED的光从芯片有源层中通过电子-空穴复合的方式产生后,在经过芯片、荧光粉、封装胶和透镜等材料后,由于散射和折射等作用,光的传播方向和路径会发生改变.此外由于吸收作用,部分的光被吸收并转换成热量.因此通过光学设计不仅可以调控LED光源能量分布,还可以减少光在封装材料中的吸收从而提高光效.(3)荧光粉涂覆.相比于多色发光LED芯片组合获得期望出光品质LED的封装形式,将单色或者多色荧光粉涂覆在单色LED芯片上的封装形式具有更强的相关色温可调性和工艺灵活性而被广泛应用于LED工业生产中.对于荧光粉结合芯片的白光LED封装形式,荧光粉涂覆起着调控空间颜色均匀性和显色指数的关键作用.     

一层随机小椭球手征粒子Stokes矢量的极化散射与传输

推导了任意取向的手征性小椭球粒子的2×2维散射振幅函数及矢量辐射传输方程的Mueller矩阵解, 得到了一层非均匀分布的随机小椭球手征粒子的全极化散射, 计算了任意极化入射下的同极化及交叉极化后向散射系数和极化度. 对穿过手征粒子层的相干波的4个Stokes参数也进行了讨论. 粒子的非均匀取向和手征性都能产生非对角的消光矩阵和满特征矩阵, 由此造成4个Stokes参数的耦合. 对手征和非手征粒子的全极化散射做了比较, 得到了手征性对极化电磁散射和传输特性的影响.     

一层随机小椭球手征粒子Stokes矢量的极化散

推导了任意取向的手征性小椭球粒子的2×2维散射振幅函数及矢量辐射传输方程的Mueller矩阵解, 得到了一层非均匀分布的随机小椭球手征粒子的全极化散射, 计算了任意极化入射下的同极化及交叉极化后向散射系数和极化度. 对穿过手征粒子层的相干波的4个Stokes参数也进行了讨论. 粒子的非均匀取向和手征性都能产生非对角的消光矩阵 和满特征矩阵 , 由此造成4个Stokes参数的耦合. 对手征和非手征粒子的全极化散射做了比较, 得到了手征性对极化电磁散射和传输特性的影响.     

标准Stokes参数的统计特性分析

文中主要研究了Gauss随机场的标准Stokes参数的统计特征．通过其概率密度函数，得到了其均值、方差以及高阶矩特征，并且简化了Brosseau的表达式，提取了其中所包含的物理特性．新定义的散度、起伏度，以及斜度、峰度可以更加精细地描述随机场的起伏特性．这些都可以应用到随机介质的去极化效应等领域的极化散射特性分析中．     

超低介电常数材料和多孔SiOCH薄膜

集成电路的特征尺寸将降低到0．1μm，这时器件内部金属连线的电阻和绝缘介质层的电容所形成的阻容造成的延时、串扰、功耗已经成为限制器件性能的主要因素。目前集成电路的金属连线价质层材料为铝／二氧化硅配置，用电阻更小的铜取代铝作金属连线，用低介电常数(低K)材料取代二氧化硅作介质层成为科学意义重要、应用价值巨大的研究课题，微电子器件正经历着一场材料的重大变革中。本文着重评述了纳米尺度微电子器件对低介电常数(低k)薄膜材料的要求，介绍了多孔硅基低k薄膜的研究进展。     

双波段极化雷达遥感图像分类的新方法

充分有效地利用极化雷达遥感数据提取目标散射特征是极化雷达遥感应用研究中的一个重要问题，构造了三个目标概率形式描述：目标相似性参数构造目标平均散射特征描述、目标散射相关阵特征值构造目标散射随机性描述、目标接收总功率构造目标散射强度描述。在目标散射特性的概率形式描述基础上，引入鉴别信息作为目标间的差异量度；这时目标之间的差异可以按照各个波段的平均散射特征、散射随机性和散射强度分别进行量度，为去除冗余信息高效利用数据带来方便。采用最小鉴别信息准则构造了双波段极化雷达遥感图像分类算法及其简化算法；与基于Wishart分布假设的最大似然分类方法相比，无论监督分类还是非监督分类，提出的算法均可以获得更加精确的分类结果。     

用于数字微流体器件的介质上电润湿(EWOD)液滴产生器

介质上电润湿(EWOD)是指通过在介质层下面的微电极阵列上施加电势来控制液体和固体介质层表面之间的润湿特性. 研制出了EWOD液滴产生器的原型. 它采用“三明治”结构: 液体被夹在上下电极之间; 下极板用硅作为微电极阵列衬底、低压化学气相淀积(LPCVD)制备的Si3N4薄膜作为介质层, 感应耦合等离子体化学气相淀积(ICP-CVD)制备的碳氟聚合物薄膜作为厌水层; 上极板是覆盖有厌水层的透明导电玻璃板. 为了得到产生液滴所需要的最小电压, 对液滴产生的过程和临界条件进行了理论分析. 在35V电压下实现了包围在硅油中的去离子水液滴的产生.