Author Affiliations
Abstract
1 School of Electronics and Information, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710072, China
2 School of Physics & Information Technology, Shaanxi Normal University, Xi’an 710061, China
The evolution of the spin density vectors (SDVs) is studied in a strongly focused composite field. It is found that the SDVs can be spiral along the propagation axis, and they are perpendicular to the direction on the axis. This behavior is governed by the Gouy phase difference between the field polarization components. The rotation of the spatial distribution of the transverse SDVs is also generated, which is found to be controlled by the Gouy phase difference between the field orbital angular momentum modes. Additionally, the spin density singularities are observed in the evolution of the SDVs.
spin density Gouy phase orbital angular momentum spin angular momentum polarization Chinese Optics Letters
2021, 19(2): 022601
1 国防科技大学 脉冲功率激光技术国家重点实验室，安徽 合肥230037
2 国防科技大学 安徽省电子制约技术重点实验室，安徽 合肥230037
3 中国科学院合肥物质科学研究院 离子束生物工程重点实验室，安徽 合肥 230001
微生物气溶胶作为大气气溶胶的重要组成部分，可以通过吸收或散射影响大气辐射特性。当前对于微生物气溶胶光学特性的研究，多局限于单波段或单种质，无法归纳出微生物气溶胶光学特性的一般性和特殊性，不利于全面分析微生物气溶胶对大气辐射特性的影响。测量了三种真核孢子微生物和三种原核杆菌微生物材料在0.25~15 μm波段的光谱反射率，结合K-K算法计算复折射率m，并对微生物FTIR光谱进行分析，比较了真核与原核微生物0.25~15 μm波段光学特性的相同与相异之处。研究结果可以帮助全面理解和定量计算大气辐射特性，为微生物气溶胶遥感探测和类型鉴别提供理论支撑，为开发新型功能性材料提供了新思路。
生物气溶胶 复折射率 真核微生物 原核微生物 bioaerosol complex refractive index eukaryotic microorganism prokaryotic microorganism 红外与激光工程
2019, 48(10): 1017004
1 脉冲功率激光技术国家重点实验室(国防科技大学), 安徽 合肥 230037
2 电子制约技术安徽省重点实验室, 安徽 合肥 230037
针对生物材料FANS 233D, 采用显微红外光谱仪测定了材料在2.5~15 μm波段的反射光谱, 结合Kramers-Kronig(K-K)关系计算了生物材料8~14 μm波段的复折射率。利用团簇-团簇模型模拟了不同分形维数的生物凝聚粒子的空间结构, 通过离散偶极子近似法计算了具有分形特征的生物凝聚粒子在远红外波段的消光参量, 并求出不同条件下生物凝聚粒子的质量消光系数。结果表明: 在远红外波段内,相同原始微粒数生物凝聚粒子的分形维数越大, 其消光性能越好, 当生物凝聚粒子的原始微粒数为50, 分形维数为2.00, 质量密度为1 120 kg/m3时, 质量消光系数最大可达到2.262 m2/g, 且凝聚粒子的质量消光系数随着原始微粒半径的增大而缓慢增大。
分形维数 生物凝聚粒子 消光特性 质量消光系数 fractal dimension biological aggregated particles extinction characteristics mass extinction coefficient 红外与激光工程
2019, 48(7): 0704002
1 脉冲功率激光技术国家重点实验室(国防科技大学), 安徽 合肥 230037
2 电子制约技术安徽省重点实验室, 安徽 合肥 230037
生物材料具有生产成本低、粒径分布广、环保无污染等优点, 可作为一种新型消光材料。为了更好地研究生物材料的大气悬浮沉降特性, 针对制备的球状生物材料FANS 233D, 根据斯托克斯沉降规律及粒子数加权平均方法计算其沉降速度。利用团簇-团簇凝聚模型模拟了该生物凝聚粒子的空间结构, 结合牛顿第二定律研究了不同空间结构凝聚粒子的沉降速度, 并通过凝聚粒子的孔隙率、分形维数对其结构特征加以分析。结果表明: 包含不同原始微粒数的凝聚粒子, 其平均沉降速度随原始微粒数的增大而增大; 包含相同原始微粒数的凝聚粒子, 其沉降速度同该凝聚粒子的孔隙率与分形维数有关。针对生物消光材料大气悬浮沉降特性的研究将为其实际应用提供理论基础。
生物消光材料 沉降速度 凝聚粒子 团簇-团簇模型 biological extinction material settling velocity aggregated particles cluster-cluster model 红外与激光工程
2019, 48(5): 0521003
1 脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
2 电子制约技术安徽省重点实验室, 安徽 合肥 230037
人工制备的几种生物材料生产成本低、密度小、形态可控、安全环保, 在可见光和红外等波段具有较好的消光能力, 可作为一种新型消光材料, 弥补无机消光材料的不足。针对当前军、民用领域对新型生物消光材料的需求, 将生物消光材料中的絮状生物颗粒等效为子弹玫瑰花型粒子, 根据牛顿第二定律和梯度-输运理论, 建立生物消光材料沉降模型和扩散模型, 并讨论絮状生物颗粒结构和风速、大气稳定度对生物消光材料空气动力学特性的影响。结果表明: 分枝数目、长度、半径决定絮状生物颗粒结构; 在某种特定条件下, 絮状生物颗粒沉降速度较等体积球颗粒沉降速度降低了50％; 烟团遮蔽面积可达20 m2以上。模型的构建将为生物消光材料发展及实际应用提供理论基础。
生物消光材料 絮状结构 沉降特性 扩散特性 沉降速度 遮蔽面积 biological extinction material flocculent structure sedimentation characteristics diffusion characteristics settling rate covering area 红外与激光工程
2018, 47(2): 0204005
1 国防科技大学 脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
2 电子制约技术安徽省重点实验室, 安徽 合肥 230037
针对目前消光材料实验室动态测试的现状和不足, 提出了基于单光路实现生物材料紫外、红外复合消光性能的测试装置和方法。设计和制作了生物材料紫外、红外复合消光性能的测试装置, 利用上述装置测试了真菌LZ0926孢子, 得到了烟幕箱自制生物材料烟幕的紫外、红外波段平均透过率及质量浓度分别为29.597%、14.514%、0.389 g/m3, 通过数据处理系统得到了生物材料紫外、红外波段平均质量消光系数分别为0.794 75 m2/g, 1.241 59 m2/g。实验结果表明: 该装置成功地利用单光路实现了生物材料的紫外、红外波段的复合消光性能测试, 进一步丰富了生物材料多波段消光性能的测试手段。
生物材料 复合消光 单光路 透过率 质量消光系数 biological materials composite extinction single optical path transmittance mass extinction coefficient 红外与激光工程
2018, 47(3): 0321003
1 脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
2 电子制约技术安徽省重点实验室, 安徽 合肥 230037
为研究多态生物颗粒对目标探测等电磁设备的影响, 将制备出的絮状生物颗粒等效为子弹玫瑰花型粒子, 构建不同分枝数目和分枝长度的生物颗粒, 采用离散偶极子近似法计算生物颗粒消光效率因子。结果表明: 生物颗粒结构对宽波段消光性能存在较大影响。远红外波段, 生物颗粒消光性能与分枝数目和分枝长度成正相关; 毫米波段, 生物颗粒消光性能与颗粒分枝长度成正相关, 与分枝数目关系很小。在研究消光效率因子与分枝数目和分枝长度关系的基础上, 构建了生物颗粒远红外波段平均消光效率因子模型。模型的构建将为生物颗粒宽波段消光性能研究以及形态控制提供参考。
生物颗粒 消光效率因子 宽波段 消光性能 离散偶极子近似 biological particles extinction efficiency factor broadband extinction performance discrete dipole approximation 红外与激光工程
2018, 47(3): 0321002
1 南京理工大学化工学院 308教研室，江苏 南京 210094
2 沈阳理工大学装备工程学院，辽宁 沈阳 110159
3 国家电网辽宁省电力有限公司营口供电公司，辽宁 营口 115000
：现有宽波段干扰技术普遍存在作用时间太短、干扰波段不够宽等问题，为此研究了新型的雾化幕障干扰技术。研究了其多波段干扰原理、原料配方，并针对可见光、激光、红外、毫米波和厘米波波段光源进行消光性能实验研究。实验结果表明：泡径为2～3 mm厚50 cm的雾化幕障，可完全屏蔽可见光和激光信号，红外透过率小于5％；对毫米波和厘米波信号也能达到良好的遮蔽效果，高效干扰时间在20 min以上，是一种有潜质的宽频无源干扰介质。
光电对抗 中远红外 消光 红外光谱 photo-electricity countermeasures middle and far infrared extinction infrared spectroscopy
1 电子工程学院脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
2 电子制约技术安徽省重点实验室, 安徽 合肥 230037
为了研究微米量级微生物凝聚粒子群所构成的复杂介质环境对入射激光透射率的影响，采用团簇-团簇凝聚模型模拟了微生物凝聚粒子的空间结构；利用离散偶极子近似方法计算其单次散射参量；通过蒙特卡罗仿真研究了10.6 μm 激光在微生物凝聚粒子群中的透射率。结果表明：当每个微生物凝聚粒子包含20~50 个半径为1.5 μm的原始微粒，凝聚粒子数密度大于800 /cm3 ，测量区厚度为4 m 时，将孔隙率的值控制在0.9 以下，可使10.6 μm 激光在微生物凝聚粒子群中的透射率小于10%。
材料 激光透射率 凝聚粒子群 蒙特卡罗 微生物
