为了检测出规范化质量控制下品质异常的平整表面,提出一种关于平整表面反射率异常的单像素检测理论,该方法使用单像素探测器并且只需投影单幅结构光图像。推导关于平整表面反射率异常的单像素检测的辐射通量分布,结果分析表明:在均匀照度条件下,面对探测器的辐射通量空间分布呈现不均匀性,因此采用特别的照度设计可以实现辐射通量分布的均匀化,并将平整表面反射率的异常分布转化为反射率累积异常(或者总辐射通量异常)。实验上,设计了相应的检测装置;数值计算了均匀照度下平整表面面向探测器的辐射通量分布,实现了辐射通量分布均匀化的照度设计,并分别与实际结果进行比较,两者吻合得很好。在满足辐射通量分布均匀化的照明条件下,研究了7种不同类型合格瓷砖各自的总辐射通量和两种表面缺陷——裂痕和划痕引起的总辐射通量异常,结果显示这两种表面缺陷会导致总辐射通量明显改变。初步验证了理论的有效性和技术的可行性。

在间接驱动的激光惯性约束聚变实验中, 激光辐照产生的X射线能流的测量非常重要, 它可以推测出黑腔的辐射温度和激光腔靶的耦合效率, 一般通过平响应X射线探测器得到不同角分布的辐射流数据。通过对平响应复合滤片的结构参数进行优化设计, 提高了平响应X射线探测器的测量精度。研究了复合滤片中薄金层、厚金层和孔面积比等结构参数对X射线探测器响应平整度的影响规律。从实验结果中可以得出: 滤片和金阴极的标定数据和理论结果基本一致, 并且薄金层的厚度对探测器整体响应的平整度起到主要作用, 厚金层厚度和孔面积比影响较小, 优化后探测器的平响应度达到5%, 与理论设计相一致, 此时的薄金层厚度、厚金层厚度和孔面积比分别为50 nm、380 nm和1:6.1。

为了进一步提高固态照明中荧光转换光源(PC-LED)的白光发射效率, 探寻激发源与荧光粉搭配对合成白光辐射通量转换效率之间的关系。以YAG荧光粉为对象, 搭配不同光谱宽度的激发源, 采用光谱计算方法研究了合成白光光源中激发源光谱宽度对其辐射通量转换效率的影响, 计算结果通过实验进行了验证。结果表明: 当光谱宽度较小时, 转换效率随光谱宽度的增加而缓慢降低; 当光谱宽度大于18 nm时, 转换效率急剧下降。每种荧光粉都有其理想激发源光谱宽度范围, 在此范围内激发源辐射通量转换效率高且受其光谱宽度影响较弱。

卷云中冰晶粒子的单次光散射计算是卷云辐射传输及云微物理参数反演的重要基础.近年,利用高观测频率的静止气象卫星数据来反演水云和卷云的光学和微物理参数,进而计算地表光通量的研究倍受重视.然而,很多研究中卷云的冰晶用球形模型来模拟.由于不同形状和尺度大小的冰晶对电磁波的散射特征的不同,导致不同冰晶模型计算的卷云环境下卫星观测的辐射值及地表光通量的不同.利用不同尺度大小和电磁波波长的球形和六角形冰晶的单次散射数据,结合RSTAR辐射传输模式来定量分析了卷云环境下不同形状的冰晶模型对计算卫星观测的辐射和地表光通量中的影响.结果显示利用不同形状的冰晶模块来计算的卫星观测的辐射,地表向下辐射通量明显不同.波长在0.4～1.0 μm之间的大气窗口部分的光谱辐射通量的差距最大.总辐射通量受云粒子形状的影响显著.研究证实了正确选择冰晶模型对卫星反演卷云微物理和光学参数的反演及计算地表光通量的重要性.该结果对于云微物理参数的反演及地表向下辐射通量的模拟具有参考价值.

总结了在神光Ⅲ原型激光装置上开展的一系列黑腔物理实验研究, 从多个方面研究了黑腔内部等离子体状态和辐射场特性。用真空黑腔能量学研究获得了散射光、辐射温度和不同能段辐射流份额的定标规律, 从能量学角度梳理和分析了整个激光黑腔相互作用过程。通过对黑腔中充入低密度低Z气体抑制了腔壁等离子体运动, 明显减少了可能造成靶丸预热的金M带辐射流(1.6~4.4 keV)份额。针对黑腔内部不同区域等离子体, 研究了光斑区等离子体的运动, 分析了其与电子热传导限流因子的关系; 研究了冕区等离子体的运动, 分析了不同充气等离子体条件对其的影响; 在同一发次实验中同时测量了光斑区与再发射区的辐射流比值。

选择合理的探测波段是设计红外预警卫星需要解决的重要问题.提出了一种基于点目标辐射通量表观对比度光谱确定红外预警卫星探测波段的方法.论文首先建立了较完善的火箭尾焰表观对比度光谱计算模型, 进一步建模计算了典型液体和固体火箭尾焰在不同高度的红外辐射特性, 使用通用大气辐射传输(CART)软件计算了典型大气条件下的地球/大气背景辐射以及不同高度处大气的透过率和路径辐射, 在此基础上以典型液体和固体火箭为例, 计算了尾焰在不同高度处的辐射通量表观对比度光谱.结果表明： 不论液体还是固体火箭, 在2.55～2.85μm和4.19～4.48μm波段的辐射通量表观对比度都比较大, 红外预警卫星工作波段可以选为上述波段.

太阳能聚光系统接收面能流密度的均匀性对系统的性能及转换效率有着重要影响。为了提高聚光系统接收面上能流密度分布的均匀性，提出了一种对聚光系统接收器的布局及几何形状进行设计和优化的方法。该方法通过蒙特卡罗光线追迹法确定聚光系统接收面上的辐射能流分布，同时考虑了太阳形状。建立了以接收面口径大小为约束，以接收面辐射能流密度分布均匀度最高为目标的优化模型，并利用Kiefer-Wolfowitz 随机逼近算法进行求解，从而实现了系统的优化。对二维抛物柱面聚光系统实例进行设计优化，在接收面上获得了光强的最佳均匀分布，同时能保持78.25%的高能量接收率，证明了该方法的有效性。该优化方法相比传统的试凑法计算效率高，并且得到的设计结果更接近最优解。

惯性约束聚变实验中使用平响应X射线二极管(XRD)阵列从不同方向测量黑腔辐射能流的时间演化过程和角分布。平响应XRD的谱响应曲线存在局部不平整，给辐射能流的还原引入了误差。为减小由于能谱形状和平响应局部不平带来的还原误差，提出了加权求解平响应XRD的平均响应值的方法。对该方法提高辐射能流的还原率的必要条件进行了研究。改进后的方法应用于实验数据的处理，结果表明：修正后的等效积分温度随时间的演化过程与多道软X光能谱仪吻合较好。