1 华北电力大学 电气与电子工程学院，北京 102206
2 北京应用物理与计算数学研究所，北京 100094
利用蒙特卡罗方法对早期核辐射场景下的舰船舱室屏蔽特性进行研究。使用早期伽马辐射作为辐射源，测定了舰船主体常用的HSLA-80、5456Al及FDCL-3B三种材料的质量衰减系数，并根据舰船的几何结构建立了模拟舱室模型，采用高斯展宽方法对探测器的能谱拟合处理，得到了伽马辐射下舱室内部NaI探测器的吸收能谱，并与文献中的实验结果进行了对比，验证了计算模型和计算结果的可靠性。在此基础上，以伽马防护系数为评价指标，考虑放射性同位素（单能点源）和早期伽马辐射（具有能量分布的面源）两种场景，计算分析了模拟舱室伽马辐射屏蔽的空间分布特性，结果表明：模拟舱室对不同放射性同位素的防护系数是不同的，最多可相差6.74倍（Cd-109与Cs-137）；舱室不同位置的防护系数不同。舱室前端的伽马辐射剂量较大，而角落的伽马辐射剂量较小，相差35%；防护系数与伽马辐照的入射角度有关。与正入射相比，模拟舱室对斜45°入射的伽马辐射防护系数更高，可提升43%。
质量衰减系数 船舶舱室 伽马辐射 伽马防护系数 mass attenuation coefficient ship cabin gamma radiation gamma protection factor 强激光与粒子束
2024, 36(4): 043029
1 中国信息通信研究院，北京 100088
2 长飞光纤光缆股份有限公司，武汉 430074
【目的】文章面向光纤研发制造和光系统开发，结合单模光纤的衰减来源对G.652.D单模光纤衰减谱的数值特性和光纤衰减谱特性矩阵进行研究，以分析优化光纤衰减谱模型的数学表达方式，提升对光纤衰减谱的数字化建模能力。
【方法】ITU-T G.650.1（2020）标准给出了通过谱衰减模型法计算G.652.D单模光纤衰减谱的样例矩阵。文章结合光纤衰减来源分析论证了谱衰减模型法可以对应4个波长的衰减谱特性矩阵近似计算得到光纤衰减谱且误差较低的原因，结合衰减来源计算得到形式优化的衰减谱特性矩阵，并对1 000个样本光纤的衰减谱测试数据进行验算分析。
【结果】文章主要研究结果包括：（1）在G.652.D光纤的衰减谱特性矩阵对应波长与光纤的主要衰减来源有良好对应关系时，谱衰减模型法能够以较小的误差近似计算光纤衰减谱；（2）结合光纤衰减来源计算了G.652.D单模光纤的衰减谱特性矩阵，该矩阵在形式上相比仅由数据计算得到的特性矩阵更能够反映光纤的衰减机理；（3）对样本光纤衰减谱测试数据的验算分析验证了新矩阵可以同样以较小的误差有效地计算光纤样本的衰减谱。
【结论】文章研究得出，谱衰减模型法能够用于近似计算光纤衰减谱的原因是，衰减谱特性矩阵的对应波长与光纤的主要衰减来源有良好的对应关系，结合衰减来源可以计算优化特性矩阵，新矩阵能够反映光纤的衰减机理并经验算可以同样以较小误差有效地计算光纤样本的衰减谱。
光纤 G.652 衰减谱 特性矩阵 数字化 optical fibre G.652 spectral attenuation characterizing matrix digitalization 光通信研究
2024, 50(2): 22007901
1 东华理工大学 地球科学学院南昌 330013
2 东华理工大学 江西省数字国土重点实验室南昌 330013
3 中国地震局地质研究所 地震动力学国家重点实验室北京 100029
近十年，岩石表层释光测年方法自提出以来发展迅速，表现出广泛的应用前景和潜力，但该方法相关的参数对暴露年龄和侵蚀速率结果的影响却鲜有研究。本文通过模拟光衰减系数μ、晒退速率、环境剂量率及特征饱和剂量D0这些相关参数与半饱和深度（量化释光信号晒退深度的指标）之间的关系，分析研究了上述参数对暴露年龄和侵蚀速率的影响，以及在不同参数μ、、及D0下获得暴露年龄和侵蚀速率的极限。结果表明μ和对释光信号晒退和侵蚀速率的影响非常显著，当增加相同的暴露时间或侵蚀速率时，μ值越小，对应半饱和深度变化的速率更大，而不同值对应半饱和深度变化的速率相同。浅色透光性（μ值较小）岩石是较为理想的定年材料，野外作业中应优先采集。一般情况下，环境剂量率和特征饱和剂量D0的大小对暴露年龄和侵蚀速率的值基本不产生影响，故在实际应用中可忽略岩石表面和内部的值差异。该方法测年范围为10-3~102 ka，获得侵蚀速率范围为10-2~103 mm?ka-1。
岩石表层 释光测年 侵蚀速率 光衰减参数 数值模拟 Rock surface Luminescence dating Erosion rate Light attenuation parameter Numerical simulation
信息工程大学信息系统工程学院成像与智能处理河南重点实验室，河南 郑州 450001
基于衰减效应提出一种高阶拟合模型，能够快速准确地估计青铜器内部材料的等效原子序数与密度。为验证该方法的可行性，使用能谱计算机断层成像（CT）技术采集多个能量下的成像数据，开展实际数据拟合实验。在实际数据实验中原子序数估计的最大误差在5%以内，平均误差小于4%；密度估计的最大误差在10%以内，平均误差小于4%。实验结果表明，该模型能够仅通过两种能量的成像数据，在无损条件下快速准确地估计青铜器内部材料的等效原子序数与密度。
测量 青铜器 能谱计算机断层成像 衰减效应 等效原子序数 高阶拟合模型
1 武汉科技大学 理学院，武汉 430065
2 武汉科技大学 湖北省智能爆破工程技术中心，武汉 430065
3 湖北省智能爆破工程技术中心，武汉 430065
4 冶金工业过程系统科学湖北省重点实验室，武汉 430065
水工建构筑物岩石基础开挖在整个工程项目中有着重要的作用，如何在保证结构基础开挖至指定标高的前提下减小对建基面岩体的破坏和损伤是爆破开挖的关键和难点所在。本文使用ANSYS/LSDYNA有限元仿真模拟软件对水下40 m岩体在爆破开挖下的损伤状况进行了数值模拟.对复合消能结构、加入柔性垫层以及传统装药结构三种爆破技术分别在24.5 cm×24.5 cm×30 cm的岩体模型中进行爆破开挖模拟，模拟过程采用流固耦合算法，并对岩体模型添加0.4 MPa水压模拟40 m水深环境，结果发现在相同条件下，采用复合消能爆破技术可以使基底损伤深度减小38.89%，降低保留岩体能量传递30.52%，削弱保留岩体损伤程度30.90%。结果表明:复合消能结构可以有效控制建基面保留岩体损伤形态和范围，保护效果明显，可应用于水下岩体开挖的建基面保护工作。
海底基坑开挖 复合消能 岩体损伤控制 轴向应力衰减 数值模拟 submarine foundation excavation composite energy dissipation rock mass damage axial stress attenuation numerical simulation
1 华北电力大学电气与电子工程学院，北京 102206
2 北京应用物理与计算数学研究所，北京 100094
雨滴的散射和吸收作用会严重增加地空链路上太赫兹波的传输损耗，降低无线通信的性能。为实现太赫兹波在地空链路上的传输应用，必须对太赫兹波在降雨环境中的传输特性进行深入研究。本文对原有的雨衰模型进行了修正，基于 Mie理论，分析了降雨率的变化对地空链路上太赫兹波传输的影响，并与原有模型的计算结果进行了对比。结果表明：在整个太赫兹频段，雨衰减损耗会随降雨率的增加而增大，随频率的增加先增大后减小，且高频太赫兹波段相对 0.1~ 1 THz频段范围的雨衰损耗更小；同时，当频率超过 1 THz时，大气窗口越靠近 10 THz，损耗越小，在降雨天气环境进行无线通信传输时将更具有通信优势，且频率越低，天顶角越大，模型修正前后的差异性更加明显。
太赫兹 雨衰减 Mie理论 散射 terahertz rain attenuation Mie theory scattering 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(8): 971
湖南师范大学物理与电子科学学院, 湖南长沙 410081
荧光光纤温度传感器利用光纤技术的远距离传输, 避开了恶劣的测温环境, 相较传统有源测温设备的接触式测量, 更适合在强电磁场、高压腐蚀等极端环境下的温度检测。针对传统的单通道电路读出结构易受外界干扰的弊端, 本文设计了一种双通道的小型实用的荧光测温系统。整个测温系统分为光路设计、电路设计和程序设计 3个部分。采用两路通道差分相减的创新思想, 完全消除了直流分量且基本不含有随机噪声, 从而得到了单一光滑的荧光衰减信号。最后通过标定实验, 得到荧光寿命与温度之间的函数关系。实验结果表明, 在 10~130 ℃的温度范围内, 标准温度偏差为 0.5 ℃, 基本满足强电磁场、高压腐蚀、微波热疗等一些恶劣环境下的测温需求。
荧光测温 双通道 信号读出 衰减曲线 fluorescence temperature measurement dual-channel signal readout attenuation curve 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(10): 1278
西安石油大学理学院，陕西 西安710065陕西省油气资源光纤探测工程技术研究中心，陕西 西安710065陕西省油气井测控技术重点实验室，陕西 西安710065CNPC重点实验室——油藏光纤动态检测研究室，陕西 西安 710065
为了发展全光学流量测量技术，提出了一种基于掺钴高衰减光纤的光纤光栅热线式流量计。通过解调光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating，FBG）中心波长进行流量测量，具体包括传感器制作、温度传感特性测定和流量测量实验。结果表明，基于衰减系数为89 dB/cm、工作波长约为1480 nm的掺钴光纤的FBG具有103 pm/℃的温度灵敏度；流量计在400~3700 L/h液体流量范围内可高重复性地实现测量；流量--FBG中心波长遵循特定非线性函数计算模型；流量计的平均灵敏度约为 015 pm/(L·h-1)，低流速下灵敏度最高可达到1 pm/(L·h-1)。所提出的流量计丰富了光纤光栅用于液体流量测量的研究。设计中采用了掺钴高衰减光纤自发热和单端毛细管封装，为流量传感器的全光学化、微型化和高灵敏度发展提供了新思路。
光纤布拉格光栅 流量计 高衰减光纤 灵敏度 fiber Bragg grating flowmeter high attenuation fiber sensitivity0
1 长春理工大学 光电工程学院，吉林长春30022
2 东北工业集团有限公司，吉林长春130103
针对双编码快照式光谱偏振成像系统偏振效应校正需求，提出多参量模型引导的偏振优化方法，建立基于数字微镜阵列（DMD）、棱镜-光栅-棱镜（PGP）、微偏振片阵列探测器（MPA）以及多膜层系的光谱偏振成像系统全链路偏振效应模型，分析部分偏振光入射时光谱偏振成像系统的二向衰减，揭示入射光波长、偏振度与系统偏振效应的耦合机理。通过有针对性地控制透镜的折射率、入射角，光栅折射率、常数，棱镜折射率、顶角，多层膜复折射率、膜层厚度等参量，在谱线弯曲满足重建要求的前提下实现对光谱偏振成像系统偏振效应的优化。仿真结果表明，优化后系统SSIM＞0.8、系统偏振效应相对误差<4%，与优化前相比偏振效应降低至少6%。当入射光偏振度恒定时，系统偏振效应与波长成反比。通过实验获取单次曝光下典型材料的光谱偏振重建图像，金属偏振度相对误差提升至少14.7%，塑料偏振度相对误差提升至少63.6%。验证了所提偏振优化方法的必要性和可行性。本研究为双编码快照式光谱偏振成像系统多维数据的高精度获取奠定了理论基础。
光谱偏振成像 偏振效应 二向衰减 穆勒矩阵 spectropolarimeter polarization effect bidirectional attenuation Mueller matrix 光学 精密工程
2023, 31(22): 3256
