1 西安工业大学 光电工程学院，陕西 西安 710021
2 咸阳师范学院 物理与电子工程学院，陕西 咸阳 712000
3 西安理工大学 自动化与信息工程学院，陕西 西安 710048
在冰晶粒子异质核化理论基础上，建立了椭球形、六角平板和六角棱柱3种簇团形核壳结构冰晶粒子模型，利用离散偶极子近似法(DDA)数值计算同一入射波长下，有效尺寸对核壳结构冰晶粒子消光效率、吸收效率和散射效率的影响、中间均匀混合层对核壳结构冰晶粒子散射强度的影响以及Mueller矩阵元素随散射角度的变化情况。数值结果表明：随着有效尺寸的增大，椭球形、六角平板和六角棱柱3种簇团形核壳结构冰晶粒子的消光效率、吸收效率和散射效率随着有效尺寸的增大分别呈现不同的变化趋势；在相等尺寸条件下，散射强度随散射角度的变化情况与粒子形状有密切关系，且相比于椭球形和六角平板两种簇团形核壳结构冰晶粒子，六角棱柱核壳结构冰晶粒子的前向散射强度最大，散射强度随散射角度的变化曲线振荡更明显。根据Mueller矩阵元素随散射角度的分布情况，可以看出六角棱柱簇团形冰晶结构的散射方向最明显，前向散射强度最大，六角平板和六角棱柱簇团形冰晶结构的Mueller矩阵元素相对球形和椭球形在后向散射场区域的偏差更明显。论文的研究结果为进一步分析复杂冰晶粒子的散射特性，开展高空云层中各种复杂几何形状簇团冰晶粒子的散射特性研究和分析提供支持。
冰晶粒子 离散偶极子近似方法 散射与吸收 ice crystal discrete dipole approximation method scattering and absorption 红外与激光工程
2020, 49(9): 20190545
西安理工大学 自动化与信息工程学院, 陕西 西安 710048
地空链路无线光通信链路上, 云层是影响激光传输散射特性的主要因素之一, 主要是由水滴、冰水或者具有其他混合的核壳结构冰晶粒子等组成。建立了考虑晶核以及中间混合层结构的2、8和39个球形核壳结构团聚冰晶粒子模型, 分析了晶核尺寸对于理想团聚形核壳结构冰晶粒子消光、吸收和散射系数的影响; 且通过对均匀混合层折射率的计算, 对比了纯冰晶、理想核壳和考虑中间混合层的核壳三种多球团聚形冰晶粒子散射强度随散射角度的变化情况。数值结果表明: 理想核壳结构和中间混合层的核壳结构对冰晶粒子的散射特性影响较大; 相同条件下, 三种不同团聚形核壳结构冰晶粒子消光、吸收和散射系数存在显著差异。该研究结果对冰晶粒子的散射特性研究结果更为精确, 为开展无线光信号在随机分布冰云中的传输分析奠定理论基础。
核壳结构 冰晶粒子 散射与吸收 core-shell particles ice crystals scattering and absorption 红外与激光工程
2019, 48(8): 0805008
